Хвильова і квантова оптика

Размещено на http://www.allbest.ru

Реферат

на тему: «Хвильова і квантова оптика»

Виконала : учениця 11 класу

ЗОШ №22

Вауліна Діана

Учитель Сакун Т.В.

План

Введення

1. Розвиток поглядів на природу світла

2. Два способи передавання дії

3. Виникнення вчення про кванти. Фотоефект і його закони

4. Закони фотоефекту

5. Фотон, його енергія і імпульс

6. Тиск світла. Досліди П.Н. Лебедева

7. Хімічна дія світла та його застосування

8. Корпускулярно-хвильовий дуалізм

9.Корпускулярна і хвильова теорії світла

10. Геометрична і хвильова оптика

11. Лінзи - оптичний прилад

Використана література

Введення

Оптика - розділ фізики, в якому вивчається природа оптичного випромінювання (світла), його поширення та явища, що спостерігаються при взаємодії світла і речовини. За традицією оптику прийнято поділяти на геометричну, фізичну і фізіологічну. Ми розглянемо квантову оптику. Квантової оптикою називають розділ оптики, що займається вивченням явищ, в яких виявляються квантові властивості світла. До таких явищ належать: теплове випромінювання, фотоефект, ефект Комптона, ефект Рамана, фотохімічні процеси, вимушене випромінювання (і, відповідно, фізика лазерів) і ін Квантова оптика є більш загальною теорією, ніж класична оптика. Основна проблема, зачеплена квантової оптикою - опис взаємодії світла з речовиною з урахуванням квантової природи об'єктів, а також описи поширення світла в специфічних умовах. Для того щоб точно вирішити ці завдання потрібно описувати і речовина (середу поширення, включаючи вакуум) і світло виключно з квантових позицій, однак часто вдаються до спрощень: одну з компонент системи (світло або речовина) описують як класичний об'єкт. Наприклад часто при розрахунках пов'язаних з лазерними середовищами квант тільки стан активного середовища, а резонатор вважають класичним, проте якщо довжина резонатора буде порядку довжини хвилі, то його вже не можна вважати класичним, і поведінку атома у збудженому стані поміщеного в такий резонатор буде набагато складнішим.

1. Розвиток поглядів на природу світла

Перші уявлення давніх учених про те, що таке світло, були досить наївні. Вважали, що з очей виходять особливі тонкі щупальця і що зорові враження виникають від ощупування ними предметів. Спинятися докладно на таких поглядах тепер, звичайно, немає потреби. Простежимо коротко за розвитком наукових уявлень про те, що таке світло.

світло квант фотоефект фотон

2. Два способи передавання дії

Від джерела світла, наприклад від лампочки, світло поширюється в усі боки й падає на предмети навколо, спричиняючи, зокрема, їх нагрівання. Потрапляючи в око, світло спричиняє зорове відчуття -- ми бачимо. Можна сказати, що під час поширення світла передається дія від одного тіла (джерела) до іншого (приймача). Взагалі ж одне тіло може діяти на інше двома різними способами: або перенесенням речовини від джерела до приймача, або ж зміною стану середовища між тілами (без перенесення речовини). Можна, наприклад, змусити задзвонити дзвінок, що перебуває на деякій відстані, вціливши в нього кулькою. Це -- перенесення речовини. Але можна діяти інакше: прив'язати шнур до серця дзвінка і змусити дзвінок звучати, посилаючи по шнуру хвилі, які розгойдуватимуть його серце. У цьому випадку речовина не переноситиметься. По шнуру поширюється хвиля, тобто змінюється стан (форма) шнура. Отже, дія від одного тіла до другого може передаватися хвилями.

3. Виникнення вчення про кванти. Фотоефект і його закони

Теоретичні дослідження Дж. Максвелла показали, що світло є електромагнітні хвилі певного діапазону. Теорія Максвелла отримала експериментальне підтвердження в дослідах Р. Герца. З теорії Максвелла випливало, що світло, падаючи на будь-яке тіло, чинить на нього тиск. Це тиск вдалося виявити П. Н. Лебедєву. Досліди Лебедєва підтвердили електромагнітну теорію світла. Але таке явище, як дисперсія (залежність показника заломлення від довжини світлової хвилі), теорія Максвелла пояснити не змогла. Це було зроблено Х.Лоренц, який створив електронну теорію взаємодії світла з речовиною. Лоренц припустив, що електрони під дією електричного поля електромагнітної хвилі здійснюють вимушені коливання з частотою v, яка дорівнює частоті електромагнітної хвилі, а діелектрична проникність речовини залежить від частоти змін електромагнітного поля, отже, і n = f ( v ). Однак при вивченні спектру випускання абсолютно чорного тіла, тобто тіла, яке поглинає всі падаючі на нього випромінювання будь-якої частоти, фізика не змогла в рамках електромагнітної теорії пояснити розподіл енергії по довжинах хвиль. Розбіжність між теоретичною (пунктирна) і експериментальної (суцільна) кривими розподілу щільності потужності випромінювання в спектрі абсолютно чорного тіла (рис. 19.1), тобто відмінність між теорією та досвідом, було так значно, що його назвали «ультрафіолетової катастрофою» Електромагнітна теорія не могла також пояснити виникнення лінійчатих спектрів газів і закони фотоефекту. Нова теорія світла була висунута М. Планком в 1900 р. Згідно гіпотезі М. Планка, електрони атомів випромінюють світло не безперервно, а окремими порціями - квантами. Енергія кванта W пропорційна частоті коливань ? : W = h? , де h - коефіцієнт пропорційності, званий постійної Планка: h =6,62? 10? 34 Дж . Так як випромінювання випускається порціями, то енергія атома або молекули (осцилятора) може приймати лише певний дискретний ряд значень, кратних цілому числу електронних порцій ? , т . е. бути рівною h? , 2 h? , 3 h? і т . д. Не існує коливань, енергія яких має проміжне значення між двома послідовними цілими числами, кратними h? . Це означає, що на атомно-молекулярному рівні коливання відбуваються не з будь-якими значеннями амплітуд. Допустимі значення амплітуд визначаються частотою коливань. Використовуючи це припущення і статистичні методи, М. Планк зумів отримати формулу розподілу енергії в спектрі випромінювання, відповідну експериментальним даним. Квантові уявлення про світло, введені в науку Планком, розвинув далі А. Ейнштейн. Він дійшов висновку, що світло не тільки випромінюється, але й поширюється в просторі, і поглинається речовиною у вигляді квантів. Квантова теорія світла допомогла пояснити ряд явищ, які спостерігаються при взаємодії світла з речовиною.

4. Фотоефект і його закони

Фотоефект виникає при взаємодії речовини з поглинається електромагнітним випромінюванням. Розрізняють зовнішній і внутрішній фотоефект. Зовнішнім фотоефектом називається явище виривання електронів з речовини під дією падаючого на нього світла. Внутрішнім фотоефектом називається явище збільшення концентрації носіїв заряду в речовині, а отже, і збільшення електропровідності речовини під дією світла. Окремим випадком внутрішнього фотоефекту є вентильний фотоефект - явище виникнення під дією світла електрорушійної сили в контакті двох різних напівпровідників або напівпровідника і металу. Зовнішній фотоефект був відкритий в 1887 р. Г. Герцем, а досліджений детально в 1888-1890 рр.. А. Г. Столєтова. У дослідах з електромагнітними хвилями Г. Герц зауважив, що проскакування іскри між цинковими кульками розрядника відбувається применшій різниці потенціалів, якщо один з них висвітлити ультрафіолетовими променями. При дослідженні цього явища Столетовим використовувався плоский конденсатор, одна з пластин якого (цинкова) була суцільною, а друга - виконана у вигляді металевої сітки. Хмарно пластина з'єднувалася з негативним полюсом джерела струму, а сітчаста - з позитивним. Внутрішня поверхня негативно зарядженої пластини конденсатора висвітлювалася світлом від електричної дуги, в спектральний склад якої входять ультрафіолетові промені. Поки конденсатор не висвітлювати, струму в ланцюзі не було. При висвітленні цинкової пластини К ультрафіолетовими променями гальванометр G фіксував наявність струму в ланцюзі. У тому випадку, якщо катодом ставала сітка А, струму в ланцюзі не було. Отже, цинкова пластина під дією світла випускала негативно заряджені частинки. До моменту виявлення фотоефекту ще не було нічого відомо про електрони, відкритих Дж. Томсоном тільки 10 років по тому, в 1897 р. Після відкриття електрона Ф. Ленард було доведено, що вилітають під дією світла негативно зарядженими частинками є електрони, названі фотоелектронами. Столетов проводив досліди з катодами з різних металів на установці. У скляний балон, з якого викачане повітря, Упаюємо два електроди. Всередину балона через кварцове «віконце», прозоре для ультрафіолетового випромінювання, потрапляє світло на катод К. подається на електроди напругу можна змінювати за допомогою потенціометра і вимірювати вольтметром V. Під дією світла катод випускав електрони, які замикали ланцюг між електродами, і амперметр фіксував наявність струму в ланцюзі. Вимірявши струм і напругу, можна побудувати графік залежності сили фотоструму від напруги між електродами I = I ( U ) . З графіка випливає, що: За відсутності напруги між електродами фототок відмінний від нуля, що можна пояснити наявністю у фотоелектронів при вильоті кінетичної енергії.. При деякому значенні напруги між електродами UH сила фотоструму перестає залежати від напруги, тобто досягає насичення IH .Сила фотоструму насичення

IH = qmaxt,

де qmax - максимальний заряд, стерпний фотоелектронами.

Він дорівнює qmax = net, де n - число фотоелектронів, що вилітають з поверхні освітлюваного металу за 1 с, e - заряд електрона. Отже, при фотострумів насичення всі електрони, покинувши за 1 с поверхню металу, за цей же час потрапляють на анод. Тому за силою фотоструму насичення можна судити про число фотоелектронів, що вилітають з катода в одиницю часу. Якщо катод з'єднати з позитивним полюсом джерела струму, а анод - з негативним, то в електростатичному полі між електродами фотоелектрони будуть гальмуватися, а сила фотоструму зменшуватися при збільшенні значення цього негативного напруги. При деякому значенні негативної напруги U 3 (його називають задерживающим напругою) фотострум припиняється. Згідно з теоремою про кінетичної енергії, робота задерживающего електричного поля дорівнює зміні кінетичної енергії фотоелектронів:A 3 =? eU 3; ? Wk = m? 2 max 2,eU 3= m? 2 max 2. Це вираз отримано за умови, що швидкість ? ? c , де с - швидкість світла. Отже, знаючи U 3, можна знайти максимальну кінетичну енергію фотоелектронів.

5. Закони фотоефекту

1. Кількість фотоелектронів, що вириваються за 1с. з поверхні катода, пропорційно інтенсивності світла, падаючого на цю речовину.

2. Кінетична енергія фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а залежить лінійно від його частоти.

3. Червона межа фотоефекту залежить тільки від роду речовини катода.

4. Фотоефект практично Безінерційна, так як з моменту опромінення металу світлом до вильоту електронів проходить час? 10? 9 с.

5. Фотон, його енергія і імпульс

Порція світлового випромінювання - квант світла - володіє корпускулярними властивостями і може розглядатися як елементарна частинка, звана фотоном. Фотони є носіями властивостей електромагнітного поля. Чим вище частота випромінювання, тим сильніше виявляються корпускулярні (квантові) властивості світла. Світлові частинки - фотони - володіють енергією

W 0= h? = hc? ,

де h - постійна Планка, v - частота світлової хвилі, ? - її довжина, з - швидкість світла.

Фотон завжди рухається зі швидкістю світла, і немає ніякої системи відліку, в якій би він спочивав. Значить, його маса m =0 і відповідно (див. § 18.4) енергія фотона і його імпульс пов'язані співвідношенням W 20? < i align="justify"> p 2 c 2=0. Звідки імпульс фотона р= W 0 c = h? c = h? . Те, що фотон має імпульсом, експериментально підтверджується відкриттям світлового тиску. Якщо світло є монохроматичним, то все фотони мають однакові енергію і імпульс. Фотони виникають (випромінюються) при переходах атомів, молекул, іонів і атомних ядер з порушених енергетичних станів в стани з меншою енергією. Фотони випромінюються також при прискоренні і гальмуванні заряджених частинок, при розпадах деяких частинок і знищенні (при анігіляції) пари електрон - позитрон.

Процес поглинання світла речовиною зводиться до того, що фотони цілком передають свою енергію частинкам речовини. Процес поглинання світла розглядається в квантовій фізиці як дискретний і в часі, і в просторі.

6. Тиск світла. Досліди П.Н. Лебедева

Тиском світла називається тиск, який виробляють електромагнітні світлові хвилі, що падають на поверхню будь-якого тіла. Існування тиску було передбачене Дж. Максвеллом в його електромагнітної теорії світла. Якщо, наприклад, електромагнітна хвиля падає на метал то під дією електричного поля хвилі з напруженістю E ? електрони поверхневого шару металу будуть рухатися в напрямку, протилежному вектору E ? , Зі швидкістю ? ? = const . Магнітне поле хвилі з індукцією В діє на рухомі електрони з силою Лоренца F Л в напрямку, перпендикулярному поверхні металу (згідно з правилом лівої руки ). Тиск р, чиниться хвилею на поверхню металу, можна розрахувати як відношення рівнодіючої сил Лоренца, діючих на вільні електрони в поверхневому шарі металу, до площі поверхні металу p =? nn =1 F ? iLS . На підставі електромагнітної теорії Максвелл отримав формулу для світлового тиску. З її допомогою він розрахував тиск сонячного світла в яскравий полудень на абсолютно чорне тіло, розташоване перпендикулярно сонячним променям. Це тиск виявився рівним 4,6 мкПа: p =(1 + ? ) Jc . де J - інтенсивність світла, ? - коефіцієнт відбиття світла (див. § 16.3), з - швидкість світла у вакуумі. Для дзеркальних поверхонь ? =1, при повному поглинанні (для абсолютно чорного тіла) ? =0 . З точки зору квантової теорії, тиск є наслідком того, що у фотона мається імпульс pf = h? c . Нехай світло падає перпендикулярно поверхні тіла і за 1 с на 1 м 2 поверхні падає N фотонів. Частина з них поглинеться поверхнею тіла (непружне співудар), і кожен з поглинених фотонів передає цієї поверхні свій імпульс pf = h? C . Частина ж фотонів відіб'ється (пружне зіткнення). Відбитий фотон полетить від поверхні в протилежному напрямку. Повний імпульс, переданий поверхні відбитим фотоном, буде дорівнює pf = pf ? (? pf )=2 pf =2 h? c .Тиск світла на поверхню буде дорівнює імпульсу, який передають за 1 с все N фотонів, що падають на 1 м 2 поверхні тіла. Якщо ? - коефіцієнт відбиття світла від довільної поверхні, то ? ? N - це число відбитих фотонів, а (1? ? ) N - число поглинених фотонів. Отже, тиск світла p =2 ? Nh? c + (1? ? ) Nh? c =(1 + ? ) Nh? c .

Прилад, створений Лебедєвим для вимірювання тиску світла, являв собою дуже чутливий крутильний динамометр (крутильні ваги). Його рухомий частиною була підвішена на тонкій кварневой нитки легка рамка з укріпленими на ній крильцями - світлими і чорними дисками товщиною до 0,01 мм. Крильця робили з металевої фольги . Рамка була підвішена всередині судини, з якого відкачали повітря. Світло, падаючи на крильця, чинив на світлі і чорні диски різний тиск. У результаті на рамку діяв поводить момент, який закручував нитку підвісу. За кутку закручування нитки визначалося тиск світла. Труднощі вимірювання світлового тиску викликалися його виключно малим значенням та існуванням явищ, сильно впливають на точність вимірювань. До їх числа ставилася неможливість повністю відкачати повітря з посудини, що призводило до виникнення так званого радіометричного ефекту. молекули повітря, що відбиваються від більш нагрітої боку, передають крильця більший імпульс, ніж молекули, що відбиваються від менш нагрітої сторони. Так з'являється додатковий обертовий момент. Сутність цього явища в наступному. Сторона крилець, звернена до джерела світла, нагрівається сильніше протилежної сторони. Тому Схема установки Лебедєва для вимірювання тиску світла на гази . Світло, що проходить крізь скляну стінку А, діє на газ, укладений в циліндричному каналі В. Під тиском світла газ з каналу У перетікає в сполучається з ним канал С. У каналі З знаходиться легкий рухливий поршень D, підвішений на тонкій пружною нитки Е, перпендикулярній площині креслення.

7. Хімічна дія світла та його застосування

Хімічна дія світла проявляється в тому, що існує цілий ряд хімічних перетворень, що відбуваються тільки під дією світла. Хімічні реакції, що протікають під дією світла, називають фотохімічними. Фотохімічні реакції можуть протікати або по шляху синтезу (освіта під дією світла з молекул вихідних речовин більш складних молекул), або по шляху розкладання (освіта під дією світла простих молекул з більш складних). Фотохімічні реакції часто супроводжуються вторинними хімічними перетвореннями. Встановлено, що маса речовини, що бере участь в ході первинної фотохімічної реакції, пропорційна енергії світлового випромінювання, поглиненого речовиною. Для кожної фотохімічної реакції існує порогова частота ? , яку називають червоною межею даної реакції. Світло з частотою ? << i align="justify">? 0 не може викликати дану фотохимическую реакцію. Закономірності фотохімічних реакцій пояснюють на основі квантової теорії: атоми в молекулах утримуються завдяки хімічним зв'язкам. Якщо енергії, поглиненої молекулою фотона, вистачає для розриву хімічного зв'язку (? ? ? 0), то фотохимическая реакція відбувається, якщо ж ? << i align="justify">? 0, то реакція не відбувається. Багато фотохімічні реакції відіграють велику роль у природі і техніці.

8. Корпускулярно-хвильовий дуалізм

Як випливає з викладеного вище, світлу притаманні корпускулярні властивості. На їх підставі пояснюється цілий ряд спостережуваних фізичних явищ - походження лінійчатих спектрів, фотоефект. Але такі явища, як інтерференція, дифракція, поляризація, з точки зору квантової теорії пояснити важко. Вони є підтвердженням хвильових властивостей світла.На перший погляд здається, що дві точки зору - хвильова і квантова - взаємно виключають одне одного. Ряд ознак хвиль і частинок дійсно протилежні. Наприклад, рухомі частинки (фотони) знаходяться в певних точках простору, а распространяющуюся хвилю потрібо розглядати як «розмазала» в просторі, і не можна говорити про перебування хвилі в деякій певній точці.Розвиток оптики, вся сукупність оптичних явищ показали, що властивості безперервності, характерні для електромагнітного поля світлової хвилі, не слід протиставляти властивостям дискретності, характерним для фотонів. Світло має двоїстої корпускулярно-хвильової природою. За сучасними поглядами, світло володіє як хвильовими, так і корпускулярними властивостями. Двоїстість властивостей світла знаходить своє вираження і в формулах:

W 0= h? ; m = h? c 2; p = h? c .

Корпускулярні характеристики фотона - енергія W 0, маса m, імпульс р - пов'язані з хвильової характеристикою - частотою ? .

9. Корпускулярна і хвильова теорії світла

Відповідно до двох можливих способів передавання дії від джерела до приймача виникли й почали розвиватися дві зовсім різні теорії про те, що таке світло, яка його природа. Причому виникли вони майже одночасно в XVII ст. Одна теорія зв'язана з ім'ям Ньютона, а друга -- з ім'ям Гюйгенса. Ньютон дотримувався так званої корпускулярної теорії світла, за якою світло -- це потік частинок, що йдуть від джерела в усі боки (перенесення речовини). За уявленнями Гюйгенса, світло -- це хвилі, що поширюються в особливому, гіпотетичному середовищі -- ефірі, який заповнює увесь простір і проникає всередину всіх тіл. Обидві теорії тривалий час існували паралельно. Жодна з них не могла перемогти. Лише авторитет Ньютона змушував більшість учених віддавати перевагу корпускулярній теорії. Відомі на той час із досліду закони поширення світла більш або менш успішно пояснювались обома теоріями. На основі корпускулярної теорії було важко пояснити, чому світлові пучки, перетинаючись у просторі, ніяк не діють один на одного. Адже світлові частинки повинні стикатися й розсіюватися. Хвильова ж теорія це легко пояснювала. Хвилі, наприклад, на поверхні води вільно проходять одна крізь одну, не впливаючи взаємно. Проте за хвильовою теорією важко пояснити прямолінійне поширення світла, яке приводить до утворення за предметами різких тіней. За корпускулярною ж теорією прямолінійне поширення світла -- це просто наслідок закону інерції. Таке непевне становище щодо природи світла тривало до початку XIX ст., коли були відкриті явища огинання світлом перешкод (дифракція) та посилення або послаблення світла від накладання світлових пучків (інтерференція). Ці явища властиві тільки хвильовому рухові. Пояснити їх за корпускулярною теорією не можна. Тому здавалося, що хвильова теорія остаточно перемогла. Така впевненість особливо зросла після того, як Максвелл у другій половині XIX ст. показав, що світло є окремим випадком електромагнітних хвиль. Праці Максвелла заклали основи електромагнітної теорії світла. Після того, як Герц експериментально виявив електромагнітні хвилі, ніяких сумнівів у тому, що під час поширення світло поводиться як хвиля, не лишилося. Немає їх і тепер. Але на початку XX ст. уявлення про природу світла почали докорінно змінюватися. Несподівано з'ясувалося, що відкинута корпускулярна теорія все-таки має під собою основу. Виявилося, що під час випромінювання і поглинання світло поводиться подібно до потоку частинок. Було виявлено переривчасті, або, як кажуть, квантові, властивості світла. Виникла незвичайна ситуація: явища інтерференції і дифракції, як і раніше, можна було пояснити, вважаючи світло хвилею, а явища випромінювання і поглинання -- вважаючи світло потоком частинок. Спочатку ознайомимося із хвильовими властивостями світла. Про корпускулярно-хвильовий дуалізм (двоїстість) властивостей світла розповідатиметься далі.

10. Геометрична і хвильова оптика

На початку ознайомлення з оптичними явищами було введено поняття світлового променя. Промені показують напрям поширення світла. Щоб визначити цей напрям, виділяють вузькі світлові пучки, діаметр яких значно більший від довжини хвилі. Потім замінюють ці пучки лініями, що є ніби осями світлових пучків. Ці лінії і зображають світлові промені. Зручність від введення цього поняття полягає в тому, що напрям світлових променів у просторі визначається простими законами -- законами геометричної оптики. Геометричною оптикою називається розділ оптики, в якому вивчаються закони поширення світлової енергії в прозорих середовищах на основі уявлень про світловий промінь. Ці закони було встановлено експериментально, задовго до з'ясування природи світла. Але вони випливають з хвильової теорії світла як наближення, дійсне, коли довжина хвилі значно менша від розмірів перешкод, розміщених не дуже далеко від місця спостереження.

11. Лінзи - оптичний прилад

Лінза - це оптичний прилад, який дає збільшене зображення предмета. Як правило, лінзи зроблені зі скла і мають опуклу чи увігнуту поверхню. Коли світло проходить крізь скло, воно заломлюється, тобто змінює напрям свого руху. Цей ефект можна спостерігати, якщо опустити соломинку в склянку з водою: здається, що вона зламана. Якщо скло, крізь яке проходить світло, має змінну товщину, то зображення предмета, розміщеного за ним, спотворюватиметься, стаючи більшим чи меншим. Відхилення світлового променя при переході з повітря в скло використовується в оптичних інструментах, наприклад у лінзах. Лінзи - шматочки скла чи прозорої пластмаси спеціальної форми, які фокусують світло, створюють зображення і збільшують їх, змінюючи напрям променів світла. Лінзи бувають опуклими й увігнутими. Краї опуклої лінзи тонші від центра, а увігнутої - товщі. Від форми лінзи залежить, чи збиратиметься світло в одну точку, чи розсіюватиметься. Таким чином, лінзи діляться на ті, що збирають і розсіюють світло. Лінзи використовуються в різних оптичних приладах. У фотоапараті для одержання чіткого і яскравого зображення на плівці використовується опукла лінза. У дорогих камерах, призначених для професійної зйомки, розміщують ще й увігнуті лінзи, які товщі по краях, ніж у центрі. Вони використовуються використовуються для зменшення зображень великих предметів.

Фотографія - це спосіб одержання зображення предметів на світлочутливих матеріалах за допомогою спеціальних камер.Ще в 1515 році Леонардо да Вінчі описав, як одержати зображення на стіні темної кімнати, пустивши світло через невеликий отвір на протилежній стіні. Саме так і діє камера - обскура, що в перекладі з латини означає “ темна кімната”. Спочатку одержане зображення просто замальовували на папері, і лише у XVIII ст. англійські вчені Гемфрі Деві(1778-1829) та Томас Уеджвуд(1771-1805) навчились фіксувати зображення листя та облич на папері чи шкірі, вкритих світлочутливим шаром хлориду срібла. Найперші фотографії зробив у 20-х рр. ХІХст. французький хімік Джозеф Ньєпс зафіксував зображення, одержані за допомогою камери-обскури, на олов'яно-свинцевих пластинах, вкритих світлочутливим бітумним лаком і назвав цей метод геліографією. Англійський винахідник Уільям Фокс Толбот знайшов спосіб фіксувати йодисте срібло, щоб після зйомки воно більше не реагувало на світло і не темніло. Він же винайшов спосіб виготовлення з однієї фотографії безліч копій. Спочатку фотопроцес був досить складний, поки в 1888р. американець Джордж Істмен не винайшов фотоплівку і невеликий фотоапарат у вигляді ящичка. Невдовзі фотографія стала масовим захопленням, доступним майже кожному. Нові технічні досягнення - наприклад винайдення фотоспалаху і кольорової плівки в 30-ті рр. ХХ ст. - зробили фотографію ще масовішим заняттям. Своєї популярності вона не втратила і в наші дні. Сучасні фотоапарати стають дедалі мініатюрнішими і простішими у користуванні. Знімки, зроблені електронними камерами, можна переглядати на екрані телевізора, чи завантажувати в комп'ютер для обробки, друку та пересилання мережою в інтернет. У цифрових фотоапаратах немає плівки - зображення перетворене на цифровий код, записується на дискету. Телескоп - це астрономічний прилад для спостереження за зорями, планетами та іншими космічними тілами. Є два основних типи оптичних телескопів: рефрактори і рефлектори. У рефракторах використовуються лінзові об'єктиви, які створюють перевернуте зображення. У рефлекторі замість лінз - велике увігнуте дзеркало, яке фокусує світло, що, відбиваючись від другого дзеркала, потрапляє в окуляр телескопа. Зображення виходить прямим. Перший телескоп створив голландський учений Ханс Ліпперсгей у 1608 році. Це був оптичний телескоп зі скляними лінзами, які збільшували зображення віддаленого об'єкта. Іншим оптичним приладом є мікроскоп. Він використовується для розглядання при дуже великому збільщенні предметів, невидимих неозброєним оком. Перший у світі мікроскоп було створено в 1609 році голландцем З.Янссеном, майстром з виготовлення окулярів. Першим ученим, який побачив бактерії, був голландець Антоні ван Левенгук, який сам зробив мікроскоп і в 1670-х рр. спостерігав та описав бактерії, рух еритроцитів по капілярах. Перші мікроскопи були оптичними, тобто досліджуваний об'єкт розглядався в окуляр і мав бути достатньо тонкий, щоб пропускати світло. В оптичному мікроскопі світловий потік, що проходить крізь об'єкт, заломлюється лінзою. В результаті досліджуваний об'єкт починає виглядати значно більше, ніж він є насправді. Якщо додати ще одну лінзу, збільшення стане ще більшим. Оптичні мікроскопи з кількома лінзами можуть дати 2000 - кратне збільшення. Наші очні яблука виконують роль велетенських опуклих лінз, які фокусують світло на задній стінці ока.За допомогою очних м'язів ці “лінзи” стають більш пласкими, якщо ми хочемо роздивитись віддалений об'єкт, і, навпвки, стають товщими, якщо предмет близько.

Використана література

1. Фізична енциклопедія. - М., 1989.

2. Основи оптики. - М., 2001.

Размещено на Allbest.ru