Физика.Теор


Волны.

где , – частота колебания, – длина волны

Волновое число.

Фазовая скорость.

Дисперсия волн – зависимость фазовой скорости волн от частоты в среде.

Интерференция волн.

Когерентные волны – волны, разность фаз которых остается неизменной (волны должны иметь одинаковую частоту).

Интерференция – наложение 2х и более когерентных волн в разных точках пространства, вызывающее усиление или ослабление результирующей волны.

Разность хода волн.

Если интерференционный максимум.

Если интерференционный минимум.

Дифф. у-ние электромагнитной волны.

где – оператор Лапласа, – фазовая скорость.

Фазовая скорость электромагнитных волн.

где вектор скорости распространения волны.

Энергия электромагнитных волн.

Объемная плотность электромагнитной волны

Модуль плотности потока энергии

Вектор плотности потока или вектор Умова-Пойтинга

Импульс электромагнитного поля

Универсальный закон

Оптика.

Закон отражения. Угол отражения равен углу падения отражения

Закон преломления. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть вел-на постоянная для данных сред.

или

– угол падения, – угол преломления.

Если , то

При угол , где – предельный угол.

Относительный показатель преломления

Абсолютный показатель преломления

Предельный угол

Геометрическая оптика.

Световой луч - нормали к волновым поверхностям, вдоль которых распространяется поток световой энергии

Формула тонкой линзы

Фокусное расстояние линзы

Оптическая сила линзы

Фотометрияраздел оптики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников.

Энергетические вел-ны – хар-ют энергетич. пар-ры оптического излучения.

Поток излучения. Отношение энергии излучения к длительности излучения.

Энергетическая светимость (излучательность, поверхностная плотность тока). Отношение потока излучения к площади, сквозь которую проходит поток.

Сила излучения. Отношение потока излучения к телесному углу, в пределах которого он распространяется.

Лучистость. Отношение силы излучения эл-та поверхности к площади проекции эл-та на пл-ть, ⊥-ную направлению наблюдения.

Световые вел-ны – хар-ют физиологические действия света.

Световой поток Ф – мощность оптического излучения. .

Светимость.

Яркость.

Освещенность.

Интерференция света.

Принцип Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в след. момент времени.

Энергия квантов.

Масса фотонов (по квантовой теории).

Когерентность и монохроматичность световых волн.

Когерентность волн – согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов. Яв-ся необходимым условием интерференции света.

Монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны одной опр-ной и строго постоянной частоты.

Интерференция света — перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких когерентных световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной.

Оптическая длина пути. Произведение геом. длинны пути световой волны в среде на ее показатель преломления.

Оптическая разность хода. Разность оптических длин проходимых волнами путей.

Если яв-ся условием интерференционного максимума.

Если яв-ся условием интерференционного минимума.

Методы наблюдения интерференции.

Метод Юнга.

В опыте пучок когерентного света направляется на непрозрачный экран-ширму с двумя параллельными прорезями, позади которого устанавливается проекционный экран. Этот опыт демонстрирует интерференцию света, что является доказательством волновой теории. S1 и S2 играют роль когерентных источников.

Зеркала Френеля.

Устройство состоит из двух плоских зеркал А1 и А2, образующих двугранный угол. При освещении зеркал от источника S отражённые от зеркал пучки лучей можно рассматривать как исходящие из когерентных источников S1 и S2, являющихся мнимыми изображениями S. В пространстве, где пучки перекрываются, возникает интерференция.

Бипризма Френеля.

Источник располагается в плоскости оснований призм. Лучи от источника, прошедшие через каждую из призм, преломляются, таким образом, появляется два мнимых когерентных источника, и в области перекрытия лучей этих мнимых источников возможно наблюдать интерференцию.

Ширина интерференционной полосы. Расстояние между соседними максимумами (минимумами)

где – расстояние между источниками, расстояние от щелей до экрана.

Кольца Ньютона.

Разность хода в отраженном свете (n = 1, i = 0).

где – ширина зазора



где – радиус кривизны линзы, – радиус кривизны окружности, всем точкам которой соответствует одинаковый зазор . Учитывая малое :

Выражения для радиусов

Дифракция света.

Дифракция – огибание волнами препятствий, отклонение распространения волн от законов геом. оптики.

Принцип Гюйгенса-Френеля

Световая волна может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн.

Метод зон Френеля

Волновая поверхность разбита на кольцевые зоны. Расстояние от зон до произвольной точки М равно сумме длины волны и половине длины волны. Колебания от соседних зон, приходя из М с разностью в λ/2, возвращаются в противоположной фазе и при наложении ослабляют друг друга.

Амплитуда результирующего светового колебания

Площадь зоны

Учитывая и

Площадь сферического сегмента и зоны Френеля

Общее число зон Френеля

Амплитуда колебаний

Дисперсия света. Зависимость показателя преломления вещества от частоты (длины волны) света или зависимость фазовой скорости от частоты.

Следствием дисперсии яв-ся разложение в спектр пучка белого света при прохождении через призму.

Дисперсия в-ва

Электронная теория дисперсии света

В оптической области спектра , поэтому

Диэлектрическая проницаемость в-ва

где æ – диэлектрическая восприимчивость чреды, – электрическая постоянная, мгновенное значение поляризованности. Сл-но:

Мгновенное значение поляризованности

У-ние вынужденных колебаний

Поглощение (абсорбция) света

Закон Бугера

где и интенсивности плоской монохроматической волны на входе и выходе слоя поглощающего в-ва толщиной , – коэф. поглощения

Эффект Доплера для электромагнитных волн в вакууме

где скорость источника света относительно приемника, – угол между вектором скорости и направлением наблюдения, измеряемый в сис-ме отсчета, связанной с анблюдателем

Излучение Вавилова – Черенкова

При движении релятивистских заряженных частиц в среде с постоянной скоростью, превышающей фазовую скорость света в этой среде, возникает электромагнитное излучение.

Поляризация света.

Естественный свет – свет со всевозможными равновероятными ориентациями векторов Е и Н.

Поляризованный свет – свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены. Если вектор Е колеблется только в одном направлении, ⊥-ном лучу, то свет – плоско поляризован или линейно. Если появляется преимущественное направление колебаний, то свет – частично поляризован.

Пл-ть поляризации – пл-ть, проходящая через направление колебаний светового вектора плоско поляризованной волны и направления распространения волны.

Степень поляризации

где — интенсивности частично поляризованного света. Для естественного:

. Для плоско поляризованного ,

Закон Брюстера

Отраженный луч яв-ся плоско поляризованным. Преломленный при угле поляризуется максимально, но не полностью. Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отражённый и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.

Эффект Керра

Оптическая анизотропия в-в под действием электрического поля. Объясняется различной поляризуемостью молекул жидкости по разным направлениям.

Тепловое излучение и его хар-ки

Спектральная плотность энергетической светимости тела. Мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины.

Где — энергия электромагнитного излучения, испускаемого за единицу времени с единицы площади поверхности тела в интервале частот от ν до ν +

Так как , то

Интегральная энергетическая светимость

Спектральная поглощательная способность

Закон Кирхгофа. Отношение спектральной плотность энергетической светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела; яв-ся универсальной ф-цией частоты и температуры для все тел.

Для черного тела , поэтому . Таким образом, универсальная ф-ция – спектральная плотность энергетической светимости черного тела

Закон Стефана-Больцмана

где – постоянная Стефана-Больцмана



Страницы: 1 | 2 | Весь текст


Предыдущий:

Следующий: