Краткий справочник по физике

Формулы основных разделов

Оптика

раздел физики, изучающий свет: его природу, распространение, взаимодействие с веществом и возникающие при этом явления

1. Основные понятия и законы

Показатель преломления:

Формула показателя преломления: n = c / v — отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде

n= cv
Пояснение

n — показатель преломления; c — скорость света в вакууме, v — скорость света в среде. Чем больше n, тем сильнее преломляется свет.

Закон преломления (Снеллиуса):

Формула закона преломления: n₁·sin(α) = n₂·sin(γ) — соотношение между углами падения и преломления света при переходе между двумя средами с разными показателями преломления

n1·sin(α)= n2·sin(γ)
Пояснение

Формула описывает изменение направления света при переходе между двумя средами. α — угол падения, γ — угол преломления. Если n₂ > n₁, свет отклоняется к нормали.

Закон отражения:

Формула закона отражения: α = γ — угол падения света равен углу его отражения

α=γ
Комментарий

Угол падения равен углу отражения. Отражённый луч лежит в той же плоскости, что и падающий.

2. Линзы и оптические системы

Формула линзы:

Формула тонкой линзы: 1/F = 1/d + 1/f′ — связывает фокусное расстояние линзы с расстоянием до предмета и изображения

1F= 1d+ 1f'
Пояснение

F — фокусное расстояние линзы; d — расстояние от предмета до линзы; f′ — расстояние от изображения до линзы. Формула позволяет находить положения изображений.

Оптическая сила линзы:

Формула оптической силы линзы: D = 1/F — величина, обратная фокусному расстоянию, характеризует преломляющую способность линзы

D= 1F
Пояснение

D — оптическая сила в диоптриях; F — фокусное расстояние в метрах. Чем больше D, тем сильнее линза преломляет свет.

Линейное увеличение:

Формула линейного увеличения: Γ = H′ / H — отношение высоты изображения к высоте предмета, показывает, во сколько раз изображение больше или меньше предмета

Γ= H'H
Комментарий

Γ — коэффициент увеличения; H — высота предмета, H′ — высота изображения. Если Γ > 1, изображение больше, чем предмет.

3. Волновая оптика

Интерференция света:

Формулы интерференции света: Δ = k·λ — условие максимума, Δ = (k + ½)·λ — условие минимума, где k — целое число, λ — длина волны

Δ=k·λ  (максимум)
Δ= (k+12)·λ  (минимум)
Пояснение

Δ — разность хода волн, λ — длина волны, k — номер максимума (целое число). При целой кратности возникает максимум, при полуцелой — минимум. Интерференция — результат наложения волн с устойчивой разностью фаз.

Дифракционная решётка:

Формула дифракционной решётки: d·sin(φ) = k·λ — условие максимума интерференции, где d — период решётки, φ — угол дифракции, k — порядок максимума, λ — длина волны

d·sin(ϕ)= k·λ
Комментарий

d — период решётки (расстояние между щелями); φ — угол дифракции; λ — длина волны; k — номер максимума. Формула задаёт направление максимумов при дифракции света.

Зависимость длины волны и скорости света от показателя преломления:

Формула: n = λ₁ / λ₂ = v₁ / v₂ — относительный показатель преломления показывает, во сколько раз изменяются длина волны и скорость света при переходе из одной среды в другую

n= λ1λ2= v1v2
Комментарий

Эта формула показывает, как длина волны (λ) и скорость света (v) изменяются при переходе света из одной среды в другую. Показатель преломления (n) среды определяет, насколько сильно "замедляется" свет и уменьшается его длина волны по сравнению с вакуумом. Чем больше показатель преломления, тем сильнее замедляется свет и тем короче становится его длина волны в данной среде.