шпоргалочки по физике


1)Электромагнитная волна — процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля.

Свойства электромагнитной волны:

Частота — количество оборотов биона в единицу времени.Скорость света — скорость передачи вращений от одного биона к другому.Фаза — расположение одного из полюсов биона относительно линии распространения электромагнитной волны

3)Электромагнитные волны распространяются в веществе с конечной скоростью:

Здесь ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества, ε0 и μ0 – электрическая и магнитная постоянные

Длина волны λ в синусоидальной волне свявзана со скоростью υ распространения волны соотношением λ = υT = υ / f, где f – частота колебаний электромагнитного поля,T = 1 / f.

Скорость электромагнитных волн в вакууме^ =3*10^8 м/с

Плотностью потока или интенсивностью I называют электромагнитную энергию, переносимую волной за единицу времени через поверхность единичной площади: , где wэ = wм –это объемные плотности электрической и магнитной энергии.

Механический импульс: , где где wэм – объемная плотность электромагнитной энергии, c – скорость распространения волн в вакууме.

электромагнитной масса:

2) когерентность и монохромотичность световых волн. Интерференция света

Интерференция света представляет собой пространственное перераспределение светового потока, возникающих при наложении двух или нескольких когерентных световых волн. В этом случае в одних местах возникают max,а в других – min интенсивности.

Когерентные световые волны можно получить, разделив с помощью преломления и отражения волну, излучаемую источником на 2 части. Если заставить эти две волны пройти разные оптические пути, а потом наложить их друг на друга, то наблюдается интерференция. Разность оптических путей не должна быть очень большой, т. к. складываемые колебания должны принадлежать одному и тому же …. Волн. В точке О фаза колебаний равна wt, тогда в точке наблюдения Р первая волна возбудит колебание , , вторая волна

Тогда разность фаз колебаний возбуждений в точке

L = S*n – оптимальный путь

L2 – L1

Волна от исходного источника обязательно будет. Распространяться в некотором темном угле, значит в точках на на некоторых расстояниях в поперечном направлении фаза колебаний будет одинаковой. Чем дальше от источника, тем эти расстояния будут больше. В таком случае говорят о пространственной когерентности и вводят понятие радиуса когерентности. Радиусом когерентности (длиной) называется максимальное поперечное направление распространения волны, расстояние на котором возможно проявление информации.

При удалении от центра экрана увеличивается разность хода лучей S1 и S2. Если эта разность хода окажется больше длины когерентности, то наблюдать интерференционную картину будет невозможно. Τког = 2П\Δω.

Длиной когерентности называется расстояние, на которое за время когерентности распространяется волна.

Временем когерентности называется промежуток времени, в течении которого разность фаз колебаний соответствующих волн с циклическими частотами ω – Δω\2 и ω + Δω\2 изменяется на 2П. Если колебания когерентны в разных точках пространства, но в одно и тоже время – пространственная когерентность. На экране в опыте Юнга наблюдается чередование светлых и темных полос. Если использовать белый свет, то интерференция максимальна для каждой длины волны будут смещены относительно друг друга. Только для нулевого максимума в середине экрана будут наблюдаться белая полоса. Все остальные максимумы разложатся в спектр от фиолетового к красному по мере удаления от центра экрана.

3) Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Фраунгофера на одной щели.

Дифракция света – совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резко выраженными оптическими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики. Дифракция приводит к отгибанию световыми волнами препятствий и проникновению света в области тела.

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

Принцип Гюйгенса – Френеля: световая волна возбуждается каким – либо источником, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн “излучаемых” фиктивных источников. Такими источниками могут служить бесконечно малые элементы любой замкнутой поверхности, охватывающей источник. Обычно в качестве этой поверхности выбирают одну из волновых поверхностей, потому все фиктивные источники действуют симфазно. Таким образом волны, распространяемые от первичного источника являются результатом интерференции всех когерентных вторичных волн. Запрещены обратные вторичные волны и на прозрачном экране амплитуд, а вторичные волны равны нулю, а на отверстие в экране амплитуда такая же, как в отсутствие экрана.



Между дифракцией и интерференцией нет вещественного различия, оба явления заключаются в перераспределении светового потока в результате суперпозиция волн. Суперпозицию волн от конечного числа дискретных когерентных источников называют интерференцией. Если же когерентные источники расположены непрерывно, то говорят о дифракции волн. Если источник света и точка наблюдения расположены так далеко, что лучи практически параллельны, то говорят о дифракции Фраунгофера, в противном случае говорят о дифракции Френеля.

По Френелю: 1) Волновую поверхность разделяют на кольцевые зоны так, чтобы расстояние от краев каждой зоны до точки наблюдения различались на λ\2. 2) Колебания вторичных источников (в виде зон Френеля) происходят суммарно с одинаковой амплитудой. 3) Колебания, происходящие в точку наблюдения двух соседних зон будут противофазные. 4) Площади зон Френеля примерно одинаковые. Расстояние от зоны до точки наблюдения, а также угол для направления на точку наблюдения медленно растут с возрастанием номера зоны, потому амплитуда колебания в точке Р монотонно убывает с возрастанием номера.

м – номер последней открытой зоны.

Если параметр М много меньше 1, то это дифракция Фраунгофера. Если М приблизительно равно 1, то диф. Френеля. Если М много больше 1, то это геометрическая оптика.

4) Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса.

Световой вектор – вектор напряженности электрического поля.

В естественном свете равновероятны колебания света во всех направлениях.

Для естественного света все колебания света равновероятны, потому берем среднее значение квадрата cos, оно равно 1\2. I1 = 1\2 Iоси.

Закон Малюса — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора.

, где I- — интенсивность падающего на поляризатор света,I — интенсивность света, выходящего из поляризатора,ka — коэффициент пропускания поляризатора. В релятивистской форме где и  — циклические частоты линейно поляризованных волн, падающей на поляризатор и вышедшей из него.

Свет с иной (не линейной) поляризацией может быть представлен в виде суммы двух линейно-поляризованных составляющих, к каждой из которых применим закон Малюса. По закону Малюса рассчитываются интенсивности проходящего света во всех поляризационных приборах, например, в поляризационных фотометрах и спектрофотометрах.

Потери на отражение, зависящие от и не учитываемые законом Малюса, определяются дополнительно.

5)Характеристики теплового излучения. Закон Кирхгофа. Законы Стефана-Больцмана, Вина. Квантовая гипотеза Планка.

Испускание электрич.магнит.волн за счет внутренней энергией тел -тепловое излучение.Это ед.вид излучения,который может быть равновесным.Тепловое изл. характер. сплошным спектором и присуще всем телам,чья темпер. выше нуля Кельвинов.Спектральная излуч.способ.-это мощность изл.с единицы площади поверхности в еденич. интервал чистот. RV,T=dWV,V+dV/dV (Дж./м2с)

Спектрал.поглощ.способность – показ. какая доля энергии попадающая за еден.времени на ед.площади поверх. в интервал частот dV поглащается телом

AV,T=dWV,V+dV/dVV,V +dV=A(V/T)

Инерц.излучат.способность

Re(T)=

поглащ.+ отрж = 1Aчерн=1

Серое тело имеет погл.способность <1,но она одинакова для всех частот и зависит от всех частот и зависит от темпер.

З-н Кирхгофа:Отношение изл.и поглащ способности не зависит от природы тела,а является для всех тел одной и той же универс.функцией,частоты(либо длины волны) и темп.

F(V,T)=Rчерн(V,T)

Квантовая гипотеза Планка. Запас энергии колеб. системы, находящейся в равновесии с ЭМИ, не может принимать любые значения. Энергия элементарных систем, поглощающих и излучающих электромагнитные волны, обязательно должна быть = целому, кратному нек. опр. кол-ва энергии.Мин. кол-во энергии, которое система может погл. или изл- квант энергии. Энергия кванта E должна быть пропорциональна частоте колебаний ν: E=h




Предыдущий:

Следующий: