Ход лучей

Исследуйте семь опытов с преломлением и отражением параллельных лучей.

Настройки пучка

От 1 до 10 лазеров остаются параллельными и двигаются вместе. Для точной настройки используйте ползунки или стрелки.

Падающий светПреломлённый светОтражённый светВспомогательные линии
01

Собирающая линза

Двигайте лучи вверх и вниз и наблюдайте их отклонение к оптической оси.

Преломление · схождение
Собирающая линза · Перетаскивайте лазеры вверх и внизОптическая осьПеретаскивайте группу; используйте стрелки для точной настройкиЛазерыПеретаскивайте лазеры вверх и вниз
02

Рассеивающая линза

Направьте свет через линзу, тонкую в центре и толстую по краям.

Преломление · расхождение
Рассеивающая линза · Перетаскивайте лазеры вверх и внизОптическая осьПеретаскивайте группу; используйте стрелки для точной настройкиЛазерыПеретаскивайте лазеры вверх и вниз
03

Собирающая + рассеивающая линзы

Проследите преломления сначала в собирающей, затем в рассеивающей линзе.

Две линзы · четыре преломления
Собирающая + рассеивающая линзы · Перетаскивайте лазеры вверх и внизОптическая осьПеретаскивайте группу; используйте стрелки для точной настройкиЛазерыПеретаскивайте лазеры вверх и вниз
04

Плоскопараллельная пластина

Поворачивайте лазеры вокруг центра пластины и сравнивайте направления лучей.

Преломление · боковое смещение
Плоскопараллельная пластина · Перетаскивайте лазеры вокруг центраОптическая осьПеретаскивайте группу; используйте стрелки для точной настройкиЛазерыЦентр поворотаПеретаскивайте лазеры вокруг центра
05

Выпуклое зеркало

Наблюдайте отражение параллельных лучей от выпуклой поверхности.

Отражение · расхождение
Выпуклое зеркало · Перетаскивайте лазеры вокруг центраОптическая осьПеретаскивайте группу; используйте стрелки для точной настройкиЛазерыЦентр поворотаПеретаскивайте лазеры вокруг центра
06

Вогнутое зеркало

Направьте параллельные лучи на вогнутое зеркало.

Отражение · схождение
Вогнутое зеркало · Перетаскивайте лазеры вокруг центраОптическая осьПеретаскивайте группу; используйте стрелки для точной настройкиЛазерыЦентр поворотаПеретаскивайте лазеры вокруг центра
07

Рассеянное отражение

Направьте параллельные лучи на мелкие участки с разной ориентацией.

Локальное отражение · общее рассеяние
Рассеянное отражение · Перетаскивайте лазеры вокруг центраОптическая осьПеретаскивайте группу; используйте стрелки для точной настройкиЛазерыЦентр поворотаПеретаскивайте лазеры вокруг центра
Как это работает +

В первых трёх опытах лазеры светят горизонтально вправо и двигаются вместе по вертикали. В последних четырёх группа вращается вокруг центра элемента. Лучи остаются параллельными, число лазеров общее для всех опытов.

Преломление рассчитывается на каждой реальной поверхности: показатель воздуха — 1, стекла — 1,5. Линзы и кривые зеркала сферические. Приосевые лучи сходятся около фокуса или кажутся исходящими из мнимого фокуса; крайние лучи имеют сферическую аберрацию.

Штриховые обратные продолжения показывают мнимый фокус, а не реальный свет. У параллельной пластины штриховая линия показывает исходное направление для сравнения бокового смещения. Нормали показывают ориентацию поверхности в каждой точке.

Рассеянное отражение использует фиксированную неровную поверхность и локальные нормали. Лучи, прошедшие мимо конечных элементов, идут прямо. Это двумерная геометрическая модель без дифракции, интерференции и распределения интенсивности при частичном отражении.

Источники:OpenStax · Snell · OpenStax · Mirrors