Короткий довідник з фізики

Формули основних розділів

Оптика

розділ фізики, що вивчає світло: його природу, поширення, взаємодію з речовиною та явища, що при цьому виникають

1. Основні поняття та закони

Показник заломлення:

Формула показника заломлення: n = c / v — відношення швидкості світла у вакуумі до швидкості світла в середовищі

n= cv
Пояснення

n — показник заломлення; c — швидкість світла у вакуумі, v — швидкість світла в середовищі. Чим більший n, тим сильніше світло заломлюється.

Закон заломлення (закон Снелла):

Формула закону заломлення: n₁·sin(α) = n₂·sin(γ) — зв'язок між кутами падіння та заломлення світла при проходженні між двома середовищами з різними показниками заломлення

n1·sin(α)= n2·sin(γ)
Пояснення

Формула описує зміну напрямку світла при переході між двома середовищами. α — кут падіння, γ — кут заломлення. Якщо n₂ > n₁, світло заломлюється до нормалі.

Закон відбиття:

Формула закону відбиття: α = γ — кут падіння світла дорівнює його куту відбиття

α=γ
Коментар

Кут падіння дорівнює куту відбиття. Відбитий промінь лежить у тій же площині, що й падаючий промінь.

2. Лінзи та оптичні системи

Формула лінзи:

Формула тонкої лінзи: 1/F = 1/d + 1/f′ — пов'язує фокусну відстань лінзи з відстанями до предмета та зображення

1F= 1d+ 1f'
Пояснення

F — фокусна відстань лінзи; d — відстань від предмета до лінзи; f′ — відстань від зображення до лінзи. Формула дозволяє знаходити положення зображень.

Оптична сила лінзи:

Формула оптичної сили лінзи: D = 1/F — обернена величина фокусної відстані, характеризує заломлювальну здатність лінзи

D= 1F
Пояснення

D — оптична сила в діоптріях; F — фокусна відстань у метрах. Чим більше D, тим сильніше лінза заломлює світло.

Лінійне збільшення:

Формула лінійного збільшення: Γ = H′ / H — відношення висоти зображення до висоти предмета, показує, у скільки разів зображення більше або менше предмета

Γ= H'H
Коментар

Γ — коефіцієнт збільшення; H — висота предмета, H′ — висота зображення. Якщо Γ > 1, зображення більше за предмет.

3. Хвильова оптика

Інтерференція світла:

Формули для інтерференції світла: Δ = k·λ — умова для максимуму, Δ = (k + ½)·λ — умова для мінімуму, де k — ціле число, λ — довжина хвилі

Δ=k·λ  (максимум)
Δ= (k+12)·λ  (мінімум)
Пояснення

Δ — різниця ходу хвиль, λ — довжина хвилі, k — порядок максимуму (ціле число). Максимум виникає, коли різниця ходу є цілим кратним довжині хвилі, мінімум — коли напівцілим кратним. Інтерференція є результатом накладання хвиль зі сталою різницею фаз.

Дифракційна ґратка:

Формула дифракційної ґратки: d·sin(φ) = k·λ — умова для інтерференційного максимуму, де d — період ґратки, φ — кут дифракції, k — порядок максимуму, λ — довжина хвилі

d·sin(ϕ)= k·λ
Коментар

d — період ґратки (відстань між щілинами); φ — кут дифракції; λ — довжина хвилі; k — порядок максимуму. Формула визначає напрямок максимумів при дифракції світла.

Залежність довжини хвилі та швидкості світла від показника заломлення:

Формула: n = λ₁ / λ₂ = v₁ / v₂ — відносний показник заломлення показує, у скільки разів змінюються довжина хвилі та швидкість світла при переході з одного середовища в інше

n= λ1λ2= v1v2
Коментар

Ця формула показує, як змінюються довжина хвилі (λ) та швидкість світла (v) при переході світла з одного середовища в інше. Показник заломлення (n) середовища визначає, наскільки світло «сповільнюється» та його довжина хвилі зменшується порівняно з вакуумом. Чим більший показник заломлення, тим сильніше світло сповільнюється і тим коротшою стає його довжина хвилі в цьому середовищі.