Betrachtung
und
Brechung sind zwei Prozesse, die die Richtung sich Licht verändern. Unter Verwendung der Gleichungen zur Berechnung der Reflexion und Brechung, können Sie vorhersagen, wo Strahlen mit einer Oberfläche in Berührung kommt, gehen - ob sie reflektieren oder brechen (prallen von der Oberfläche ab oder verbiegen durch) - was in der Studie der Optik ein wichtiges Konzept ist. Die folgenden Gleichungen helfen Sie Reflexion und Brechung Winkel bestimmen:
Das Reflexionsgesetz: Das Reflexionsgesetz zeigt die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und der Reflexionswinkel für einen Strahl von Licht auf eine Oberfläche. Die Winkel werden gemessen in Bezug auf die Oberflächennormale(Eine Linie, die senkrecht zur Oberfläche ist), nicht relativ zu der Oberfläche selbst. Hier ist die Formel:
Der Brechungsindex: Diese Menge beschreibt die Wirkung von Atomen und Molekülen auf der Licht, wenn es durch ein transparentes Material bewegt. Verwenden Sie diese Grundformel für den Brechungsindex:
Snell-Gesetz oder das Brechungsgesetz: Snell'Gesetz zeigt die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und dem übertragenen Winkel (Brechungswinkel) für einen Lichtstrahl fällt auf eine Oberfläche eines transparenten Materials. Sie können sehen, wie Snell-Gesetz in der folgenden Formel funktioniert:
Der kritische Winkel für interne Totalreflexion: Interne Totalreflexion ist die Situation, in der Licht trifft und die Oberfläche aus einem transparenten Material, ohne Übertragung durch die Oberfläche reflektiert wird. Es nutzt die Kritischer Winkel (Der minimale Einfallswinkel, wo die innere Totalreflexion stattfindet.). Für die innere Totalreflexion zu erreichen, muss das Licht mit dem höheren Index im Material starten. Hier ist die Formel:
Die Gleichungen für Optical Imaging
Imaging ist eine Schlüsselfunktion der Optik. Spezifische Optik Gleichungen können Ihnen helfen, die grundlegenden Eigenschaften eines Bildes bestimmen und vorhersagen, wo es bilden wird. Verwenden Sie die folgenden Optik Gleichungen für Imaging-Anforderungen:
Lateralvergrößerung: Lateralvergrößerung ein Weg ist, können Sie beschreiben, wie groß das Bild auf das ursprüngliche Objekt verglichen wird. Hier sind die Gleichungen:
Auffinden von Bildern durch Spiegel gebildet: Ein Objekt in einem bestimmten Abstand entfernt von einem Spiegel angeordnet wird, ein Bild in einem bestimmten Abstand von dem Spiegel herzustellen. In einigen Fällen, in denen die Spiegel gekrümmt sind, können Sie die Brennweite eines Spiegels gegeben werden. Verwenden Sie diese Gleichungen:
Lage der Bilder durch eine brechende Oberfläche gebildet: Ein Objekt in einem bestimmten Abstand entfernt von einer brechenden Oberfläche platziert wird, ein Bild in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche erzeugen. Die Gleichung hierfür ist,
Die Formel der Linse Hersteller: Diese Gleichung können Sie die Brennweite einer Linse zu berechnen, wenn alles, was Sie wissen, dass die Krümmung der beiden Flächen ist. Hier ist die Formel der Linse Hersteller:
Die dünne Linsengleichung: Ein Objekt in einem bestimmten Abstand entfernt von einer Linse platziert wird, ein Bild in einem bestimmten Abstand von der Linse herzustellen, und die dünne Linse Gleichungbezieht sich die Lage des Bildes auf dem Objektabstand und Brennweite. Im Folgenden ist die dünne Linsengleichung:
Optische Polarisations-Gleichungen
Optische Polarisation ist die Orientierung der Ebenen der Oszillation des elektrischen Feldvektoren für viele Lichtwellen. Optische Polarisation ist oft ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion vieler optischer Systeme, so Gleichungen für mit Polarisation kommen in praktisch arbeiten. Die folgenden Gleichungen einige wichtige Polarisations Konzepte hervorzuheben. Die Gleichungen hier aufgeführten können Sie berechnen, wie durch Reflexion polarisiertem Licht zu machen und wie viel Licht, um zu bestimmen mehrere Polarisatoren durchläuft:
Polarisierende Winkel oder Brewster-Winkel: Dieser Winkel ist der Einfallswinkel, wo das reflektierte Licht linear polarisiert ist. Hier ist die Gleichung:
Malus 'Gesetz: Diese Gleichung können Sie berechnen, wie viel polarisiertes Licht durch einen linearen Polarisator. Die Gleichung für Malus 'Gesetz
Phasenverzögerung in einem doppelbrechenden Material: EIN Doppelbrechungs Material hat zwei Brechungsindizes. Wenn Sie polarisierte Licht in einem doppelbrechenden Material senden, reisen die beiden Komponenten durch das Material mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Diese Diskrepanz kann in dem Polarisationszustand zu einer Änderung oder einfach drehen, um den Polarisationszustand. Verwenden Sie diese Gleichung:
Optische Interferenz Gleichungen
optisch Interferenz ist nur die Interaktion von zwei oder mehr Lichtwellen. Optische Interferenz ist nützlich in vielen Anwendungen, so müssen einige Grundgleichungen zu dieser optischen Phänomen im Zusammenhang zu verstehen. Die folgenden Gleichungen können Sie optische Interferenz in den beiden häufigsten Störungen Anordnungen verschiedene Mengen im Zusammenhang mit zu berechnen.
Die Lage der hellen und dunklen Streifen in Youngs Doppelspalt-Interferenzanordnung: Die folgenden Gleichungen können Sie die Position des zu berechnen helle Fransen (Wo konstruktive Interferenz auftritt) und dunkle Streifen (Wo destruktive Interferenz auftritt):
Die Phasenverschiebung aufgrund der Schichtdicke in der Dünnschicht-Interferenz: Wenn Licht direkt auf einen dünnen Film (wie beispielsweise eine Ölschicht auf der Oberfläche eines Pools von Wasser), die Lichtstrahlen von der Oberseite reflektiert und der Unterseite des Films interferieren (entweder konstruktiv oder destruktiv, abhängig von der Filmdicke und der Wellenlänge des Lichts). Die folgenden Gleichungen bestimmen, konstruktive oder destruktive Interferenz abhängig davon, ob die Phasenverschiebung, die durch Reflexion erzeugten muss um die Hälfte der Wellenlänge (die erste Gleichung) oder beibehalten (die zweite Gleichung) verschoben zu werden:
Optische Beugungs Gleichungen
Beugung etwas Chaos mit seinem Weg, so Beugung nur auftritt, wenn etwas blockiert Teil der Wellenfront ist Licht reagiert zu haben. Diffraction ist das Phänomen, bei dem Licht biegt um ein Hindernis (diese Biegung ist nicht wegen Brechung, weil das Material nicht ändert Brechung erfordert). Die folgenden Gleichungen werden die häufigsten Situationen, in denen Beugung, einschließlich der Auflösung.
Lösung: Lösung isthe minimale Winkelabstand zwischen zwei Objekten, so dass Sie, dass es zwei verschiedene Objekte erzählen kann. Hier ist die Gleichung für die Bestimmung Auflösung:
Die Lage der dunklen Streifen durch Beugung durch einen einzigen Schlitz erzeugt: Weil ein Schlitz eine Breite größer als die Wellenlänge ist, Lichtstrahlen von verschiedenen Teilen des Schlitzes miteinander interferieren, wodurch ein Streifenmuster. Sie können relativ leicht, die Punkte zu lokalisieren, wo das Licht durch Verwendung der folgenden Gleichung destruktiv stört:
Die Lage der einzelnen Beugungsordnungen von einem Beugungsgitter: Ein Beugungsgitter hat eine sehr große Anzahl von Schlitzen eng zusammen beabstandet sind, so daß das Licht von jedem dieser Schlitze mit dem Licht von den anderen stört. Sie können ziemlich leicht erkennen, wo das Licht stört konstruktiv durch die folgende Gleichung:
Die Gleichungen für die Eigenschaften der Fiber Optic Fibers
Neben Bildgebung, Glasfasernetze sind wahrscheinlich die größte Anwendung der Optik. Faseroptik sind sehr lange, dünne Glasfasern, die informationstragende Licht von einem Ort zum anderen zu übertragen, aber das kann in direkter Sichtweite voneinander nicht sein. Sie müssen sich bewusst von einigen Eigenschaften des speziellen Faser, so dass Sie verwenden sein, dass Sie die Informationen genau von einem Ende der Faser auf die andere übertragen wird, sicherstellen kann. Die folgenden Gleichungen beziehen sich auf drei der grundlegenden Parameter, die für die ordnungsgemäße Verwendung von optischen Fasern.
Der maximale Akzeptanzwinkel für eine Faser: Dieser Winkel ist der größte Einfallswinkel, unter dem Licht, das Ende der Faser eintreten und vollständig intern in der Faser reflektiert werden. Einfallswinkel größer als dieser Winkel durch die Seiten der Faser übertragen wird und es an das andere Ende nicht. Die Gleichung für diesen Winkel ist
Die numerische Apertur für eine Faser: Das numerische Apertur ist ein Maß für die Lichtstärke der Faser. Es hat einen Maximalwert von 1 (alles Licht in der Faser eingeschlossen bleibt) und einen Minimalwert von 0 (nur einfallendes Licht in einem Winkel von 0 Grad auf dem Ende der Faser verbleibt in der Faser eingeschlossenes). Verwenden Sie diese Gleichung:
Intermodal Dispersion in einer Faser: Dieses Merkmal misst die Differenz in der Zeit, die unterschiedliche Faserarten nehmen das Ende der Faser zu erreichen. Je größer dieser Zeitdifferenz ist, desto kürzer die Faser so zu sein, dass die Informationen über dieses Licht nicht in Junk dreht. Hier ist die Gleichung:
