Світлова хвиля і її рівняння

СВЕТОВАЯ ХВИЛЯ - електромагнітна хвиля видимого діапазону довжин хвиль.

До світлових хвиль відносяться хвилі певних діапазонів і частот:

- видимого світла і

Ел.маг.волн. - поширюється в просторі коливання векторів Е і Н змінного електромагнітного поля.

Так як вплив на речовина світлових ЕОМ, визначається силами електричного поля хвилі діють на електрони речовини, то при розгляді світлових хвиль розглядається тільки вектор Е (вектор направ електро поля)

Рівняння світлової хвилі це залежність напруга ел поля хвилі Е від часу і відстані довжини хвилі.

Інтенсивність світла - це середня в часі від модуля вектора щільності потоку енергії, котор равн середн знач величини енергії.

I = # 706; | EH | # 707; = # 706; EH # 707; (Зверху вектора поставити!)

Розрахунок показує I

Закон відображення і заломлення світла

Називаються відображають і заломлюють промені і нормаль в поверхні розділу в точці падіння променя - лежать в одній площині.

Кут падіння a дорівнює куту відбиття b причому відображені і падаючі промені лежать по різні боки від нормалі. Ставлення sina до sing для даних двох середовищ є величина постійна

n12 = n2 / n1 - називається відносний показник заломлення другого середовища відносно першого.

Якщо n2> n1, то світло падає з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільне середовище при цьому має місце явище повного відбиття світла при певних кутах падіння.

Формула Ньютона для центрованої оптичної системи

Формула Ньютона для центрованої оптичної системи має наступний вигляд:

f-переднє фокусна відстань

f'-заднє фокусна відстань

x-відстань від переднього фокуса до предмета

x'-відстань від заднього фокусу до предмета

Центр оптичної системи являє собою набір

H - головна щільність перед і головна точка H

H '- головна щільність зад

-f - модуль переднього фокусної відстані

f - заднього фокусної відстані

x- модуль відстані від перед фокусування до предмета

якщо з обох сторін n один, то -f = f '

Формула відрізків для центрованої оптичної системи

а - модуль відстані від перед гл пл-ти до предмета

А'- відстані від задньої головної пл-ти до предмета

f - фокусна відстань (предметне)

Формула для фокусної відстані тонкої лінзи

Якщо товщиною лінзи можна знехтувати в порівнянні з радіусом кривизни обмежують лінзу поверхонь, то лінза називається тонкою.

а - товщина лінзи

а << R1; а << R2, то лінза тонка

(Фі! З карлючкою!) F '= f =

якщо повітря, то n = 1

R1 і R2 - алгебр. величини, беруться зі своїми знаками, вони будуть "+" якщо відраховуються від центру кривизни у напрямку ходу променів буде "-" - навпаки.

Тимчасова когерентність. Час і довжина когерентності.

Когерентність - це узгоджене коливання декількох коливальних або хвильових процесів. Двох або більше.

Для реальної хвилі вводиться поняття тимчасова когерентність - це узгодженість коливань, створюваної даної хвилею в некіт точці простору в різні моменти часу.

tког визначається інтервалом частот # 8710; s і інтервалом довжин хвиль # 8710; # 955; в використовуваному світлі.

Просторова когерентність. Радіус просторової когерентності.

Просторова когерентністю називається узгодженість коливань кіт відбуваються в один і той же момент часу в різних точках площини перпендикулярно спрямованої розпрощався світла.

Радіусом когерентності (або довжиною прос ко) називається максимально поперечна напрямку розпитування хвилі відстані на якому коливання віддавши хвилею, когерентність, тобто різницю фази коливань не змінюється в часі. Радіус когерентності розраховується

# 955; - довжина хвилі (де середнє # 955; з інтер-ла)

# 981; - кутовий розмір джерела світла що випускається хвилю

На відстані не перевищує радіус когерентності можна спостерігати інтерференцію.

Інтерференція світлових хвиль

Інтерференцією світла називається накладення (суперпозиція) двох або більше світлових хвиль при якому відбувається просторовий розподіл інтенсивності світла з образ-му max і min інтенсивності, спостерігається у вигляді светл (max) і темн (min) смуг.

10 Результуюча інтенсивність світла при ...

Якщо хвилі йдуть від 2-ух почер. источн S1 і S2 в произв. Крапку наблюд-е P, то результатом интен-ть світла в цій точці буде залежати від интен-ть світла в самих джерел і різниці фаз коливань, що створюються в цій произв. Точці P цими хвилями

# 948; -різницю фаз коливань, створюваних цими хвилями в точці P

Щілина S необхід зр радіус витягну. Когерент. Світла за рахунок зменшити кутового розміру джерела світла

Світлофільтр забезпечує уменнш. інтерв. довжин хвиль # 8710; # 955 ;, що призводить до збільшення граничного порядку інтерференції mпред і повів. надлюдей. смуг.

Принцип просвітлення оптики

Для просвіт-я оптики на скл отраж. Поверх-ть наноситься тонка прозора плівка

Товщі плівки вибираючи. Так щоб опт. Різн ходу (# 8710;) отраж від верх і нижн плівки удевят-ла умови min интен-ти # 8710; = (2 m + 1) При цьому інтенсивність-ть отраж. -го Світу в результаті інте-ії дорівнює 0

Кільця Ньютона це інтер-ті смуги рівної товщини, що виникають при відображенні світла від верх і нижн. Грані воздуш запалу між плоскопарал-ой скл платівкою і покладеної на неї плосковипуклой лінзи

Радіуси светл кілець

Принцип Гюйгенса дозволяє виробляти побудова хвильового фронту будь-якої точки простору.

Кожна точка хвильового фронту є центром вторинного світлового огибающего ефекту (t + # 8710; t) в момент часу. Цей принцип дозволяє провести побудова в момент часу t + # 8710; t за відомим фронту хвилі.

Відповідно до принципу світлова хвиля, що збуджується будь-яким джерелом S, може бути представлена як результат суперпозиції (складання) когерентних вторинних хвиль, що вивчаються вторинними (фіктивними) джерелами - нескінченно малими елементами будь будь-якої замкнутої поверхні, що охоплює джерело S.

Суть методу зон Френеля

Відповідно до принципу Гюйгенса-Френеля довільна поверхня точки хвилі в точку спостереження # 961; що йде від джерела S розбивають на ділянки (кільця) так, щоб відстань від країв зон до країв точки n було: bn = b + m. m = 1,2,3.

Ці зони є вторинними хвилями.

Оптична різниця ходу від будь-яких 2-х сусідніх зон дорівнює і ці сусідні зони будуть порушувати сусідні зони по фазі відрізняються в точці # 961 ;.

Результуюча амплітуда створюється результатірующего хвилею в точці # 961; усіма зонами дорівнює амплітуді: Ар =. А1 = 2АР, rm =

Якщо на шляху хвилі поставити платівку, всі парні або НЕ парні зони Френеля, то інтенсивність світла в точки спостереження буде різко зростати. Це пов'язано з тим, що коливання від парних або НЕ парних приходить в точку # 961; в фазі 2П і отже різко посиливши один одного діє як збирає лінза і називається фазова-зонна пластинка.

Закон Малюса - фізичний закон, що виражає залежність інтенсивності лінійно-поляризованого світла після його проходження через поляризатор від кута між площинами поляризації падаючого світла і поляризатора.

де - інтенсивність падаючого на поляризатор світла, - інтенсивність світла, що виходить з поляризатора, - коефіцієнт прозорості поляризатора.

ПРИРОДНИЙ СВІТЛО (неполяризоване світло) - сукупність некогерентних світлових хвиль з усіма можливими напрямками напруженості ел - магн. поля, швидко і безладно змінюють один одного.

(Неполяризоване світло), оптичне uзлученіе з швидко і безладно змінюються напрямками напруженості електромагнітного поля, причому всі напрямки коливань, перпендикулярні до світлових променів, різновірогідні.

Електромагнітні хвилі, які випромінює природними джерелами, як правило, є неполяризована. Для пояснення зауважимо, що випромінювання природних джерел можна уявити як хаотичну послідовність випускання цугов електромагнітних хвиль окремими атомами джерела в довільних напрямках, з довільними початковими фазами

ЗАКОНБіо: кут повороту площини поляризації лінійно поляризованого світла пропорційний товщині шару оптично активної речовини, який проходить світловий промінь

Дисперсія світла, її види

Дисперсією світла називається залежність показника заломлення n речовини від частоти # 957; (Довжини хвиль # 955;) світла або залежність фазової швидкості світлових хвиль від їх частоти.

Дисперсією світла називається явище залежності показника заломлення речовини n від частоти світла # 969; (Або, що еквівалентно, від довжини хвилі в вакуумі).

Дисперсія світла називається нормальною, якщо показник заломлення монотонно зростає зі збільшенням частоти (убуває зі збільшенням довжини хвилі); в іншому випадку дисперсія світла називається аномальною (Рис.6.1). Нормальна дисперсія світла спостерігається далеко від власних ліній поглинання, аномальна - в межах смуг або ліній поглинання

Енергетична світність - (випромінювальні) поверхні джерела випромінювання фізична величина, що дорівнює відношенню потоку випромінювання, що випускається майданчиком джерела випромінювання, до її площі.

Енергетична світність (Re) - енергія теплового випромінювання, що випускається з одиничною поверхні нагрітого тіла за одиницю часу.
енергетична світність - це кількість енергії електромагнітного випромінювання у всьому діапазоні довжин хвиль теплового випромінювання, яке випромінюється тілом в усіх напрямках з одиниці площі поверхні за одиницю часу: R = E / (S · t), [Дж / (м2с)] = [Вт / м2] Енергетична світність залежить від природи тіла, температури тіла, стану поверхні тіла і довжини хвилі випромінювання.

Закон зміщення вина

ВИНА ЗАКОН СМЕЩЕНИЯ (формула Вина) -визначає загальний вигляд розподілу енергії по частотах v (або довжинах хвиль) в спектрі випромінювання рівноважного залежно від абс. темп-ри T.

де T - температура в кельвінах, а - довжина хвилі з максимальною інтенсивністю в метрах.

45 Що описує формула планка. її графік

Формула Планка - вираз для спектральної щільності потужності випромінювання абсолютно чорного тіла.

Залежність потужності випромінювання чорного тіла від довжини хвилі. (Графік)

Закон зовнішнього фотоефекту

Закон Столєтова: при незмінному спектральному складі електромагнітних випромінювань, що падають на фотокатод, фототок насичення пропорційний енергетичної освітленості катода (інакше: число фотоелектронів, що вибиваються з катода за 1 с, прямо пропорційно інтенсивності випромінювання):
і

Максимальна початкова швидкість фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а визначається тільки його частотою.

Для кожної речовини існує червона межа фотоефекту, тобто мінімальна частота # 957; 0 світла (що залежить від хімічної природи речовини і стану поверхні), нижче якої фотоефект неможливий.

Перший постулат Бора:

В атомі існують стаціонарні (що не змінюють з часом) стану. в яких він не випромінює енергію. Стаціонарним станом атома відповідають стаціонарні орбіти по яких рухаються електрони. Рух електронів по стаціонарних орбітах не супроводжується випромінюванням електромагнітних хвиль. У стаціонарному стані атома електрон рухається по круговій орбіті повинен мати дискретні квантові значення момент імпульсу задовольняють умові

Другий постулат Бора:

При переході електрона з однієї стаціонарної орбіти на іншу випромінюватися (поглинається) один фотон з енергією що дорівнює різниці енергій відповідних стаціонарних станів (- відповідно енергії стаціонарних станів атома до і після випромінювання (поглинання).

При відбувається випромінювання фотонів (перехід атома зі стану з більшою енергією в стан з меншою тобто перехід електрона з більш віддаленої від ядра орбіти на більш прилеглу).

При його поглинання (перехід атома в стан з великої енергії тобто перехід електрона на більш віддалену орбіту від ядра).

Для водню радіус