Geometrik optika

Geometrik optika qonunlari manbadan chiqayotgan yorug’likning to’lqin uzunligi atrofidagi predmetlarning o’zlariga xos o’lchamlaridan ko’plab marta kichik bo’lganida o’rinli bo’ladi. Bu holda yorug’lik nuri degan taxminiy tushunchani ishlatish mumkin. Nurni, masalan, 1-rasmda ko’rsatilganidek, diafragmalar yordamida hosil qilinadi. Deyarli yoyilmasdan tarqaluvchi yorug’lik nuriga misol qilib lazer nurini ko’rsatish mumkin.

XVII asrning o’rtalaridayoq fransuz olimi P. Ferma geometrik optikaning asosiy prinsipini quyidagicha ifodalagan edi: ikki nuqta orqali o’tuvchi yorug’lik nuri bu nuqtalar oralig’ida eng qisqa vaqt ketadigan yo’l bo’lib yuradi.

Ferma prinsipidan shunday xulosa chiqadi:

1. Bir jinsli muhitda yorug’lik to’g’ri chiziqli tarqaladi.
2. Nurning qaytuvchanlik prinsipi mavjud (yorug’lik manbai va priyomnigi o’rnini almashtirish mumkin, lekin bundan yorug’likning tarqalish yo’li o’zgarmaydi).

Yorug’likning qaytish qonuni: tutuvchi nur, qaytuvchi sirtga o’tkazilgan perpendikulyar va qaytuvchi nur bir tekislikda yotadi, bunda tushish burchagi α qaytish burchagi β ga teng bo’ladi.

Bu qonunni keltirib chiqarish uchun qaytaruvchi sirtga nisbatan V nuqtaga simmetrik bo’lgan V¹ nuqtani yasaymiz. Masofa AOV=AOV¹ boshqa har qanday AO¹V¹>AOV¹ dan. Bunday ko’rinib turibdiki, yorug’lik AOV yo’l bo’yicha harakatlanganda eng qisqa vaqt sarflaydi. Bunda < =&alpha<β ekanligini isbot qilish oson.

Yorug’likning sinish qonuni: tushuvchi nur va singan nur muhitlarning ajralish chegarasiga tushirilgan perpendikulyar bilan bir tekislikda yotadi. Tushish burchagi α va sinish burchagi β shunday munosabat bilan bog’langan:  bunda n-nisbiy sindirish ko’rsatkichi bo’lib; birinchi muhitdagi yorug’lik tezligining ikkinchi muhitdagi yorug’lik tezligining ikkinchi muhitdagi yorug’lik tezligiga nisbatatiga teng doimiydir: n=c₁c₂. Bu qonun ham Ferma prinsipi asosida chiqarilishi mumkin: qaysi moddada yorug’lik tezligi katta bo’lsa, u o’sha moddada kattaroq yo’l o’tishga intiladi.

Ferma prinsipining qo’llanishiga doir yana bir misol bor. Shishada yorug’lik tezligi uning havodagi tezligiga nisbatan kichik bo’ladi.

Shuning uchun yorug’lik nurining havoda va shishadan yasalgan yig’uvchi linzadan o’tgan yo’llari I va II ga birday vaqt ketgan. Nurlar kesishgan joyda yorug’lik manbaining tasviri paydo bo’ladi. Geometrik optika ko’plab optik asboblar-lupa, teleskop, mikroskop va boshqa asboblarning nisbatan oson nazariyasini yaratishga imkon beradi.