3. Забезпечення вихідного* рівня.

* Вихідний рівень знань (базові знання) – це необхідні знання для кожного студента для успішного розуміння і засвоєння ним нових знань, які подані в пропонованій темі заняття.

Завдання

Виявити і сформувати базові знання і вміння, набуті на тому етапі навчання, що передував вивченню теми даного заняття, – тем 18.1 і 18.2

Вказівка

Рекомендується в нижче наведеній таблиці:

- на початку роботи з таблицею закрити її правий стовпчик - 2;

- потім у лівій частині таблиці – стовбчику 1 - прочитати запитання (чи завдання) і дати самостійно відповідь, тим самим перевірити наявність у себе базових знань;

- у разі виникнення труднощів слід скористатися підказкою у стовбчику 2 і впенитися у тому, що Ви набули того вихідного (базового, початкового) рівня знань , який необхідний для подальшого вивчення тем 18.1 і 18.2, або маєте його.

1

2

1. Що називають: а) відбиванням світла? б) за яким принципом і законом воно відбувається?

а) Відбивання променів ТВ або світла – фізичне явище, яке відбувається на межі (див. нижче рис.1а) О1О 2 двох середовищ M-N з різною оптичною густиною і полягає в тому, що промінь змінює свій напрям поширення але залишається в тому ж середо-вищі, в якому він перебував до досягнення межі двох середовищ; б) Відбивання відбувається за: 1. Принципом прямолінійності поширення променів; 2. Законом відбивання (в геометричніїй оптиці): (див.нижче рис.1а), - промінь відбитий (2) і падаючий (1) та перпендикуляр (3), поставлений до поверхні межі О1О2 середовищ з точки А - точки падіння променя –, лежать в одній площині; - кут відбивання β дорівнює кутові падіння α .

а ) Е₁ 1 3 2 Е₂

α β

M

О₁ О₂

N A

4

Рис.1.

1

2

2. В чому полягає явище дзеркального і повного відбивання ?

.Дзеркальне відбивання променів світла (або ТВ) – явище відбивання світла від ідеально плоскої поверхні О1 О2 ( рис.1, а;б) за умови, коли кут β відбивання за абсолютним значенням дорівнює α - куту падіння променя ( β = α ). Відбивання від ідеально дзеркальної поверхні буде повним тоді, коли промінь 4 буде відсутнім ( тобто, Ф2 - потік енергії випромінювання в промені 2 - буде рівним Ф2 - потоку енергії випромінювання в промені 1 ( Ф2 = Ф1 ). ( Це явище є обов’язковим при визначенні деяких з основних властивостей ЛВ, які й вивчаються в темі цього заняття ).

3. Дайте тлумачення поняттям: а) ”електромагнітні коливання”; б) ”електромагнітні хвилі”.

а) Електромагнітні коливання – взаємозв’язані коливання електричного (вектора напруженості електричного поля - ) і магнітного (вектора індукції магнітного поля - ) полів, які становлять єдине електромагнітне поле. б) Електромагнітні хвилі –це явище поширення в просторі, названих вище в п. а), електромагнітних коливань.

1

2

Дайте тлумачення поняттям: а) поляризоване світло; б) закон Брюстера.

а) Стан світлової хвилі, який полягає у тому, що певні з напрямів коливань вектора напруженості електромагнітного поля переважають всі інші. ( рис.1 - природне світло, неполяризоване; рис.2 - частково поляризоване; рис 3 - лінійно- або плоскополяризоване – коливання вектора відбуваються тільки в одній площині. Рис. 4 б) Закон Брюстера (див. рис. 4). Умова повної поляризації світла відбитого – Пр2 ( і часткова – заломленого – Пр3):tg iБ = n2-1 , де iБ - кут Брюстера - кут падіння світлового променя Пр1 –; n2-1 – показник заломлення світла речовиною 2 відносно речовини 1 в He – Ne лазері. При багатократному процесі ”відбивання-заломлення” промені стають повністю поляризованими.

1	2
5. В чому полягає квантово-механічна суть випромінювання та поглинання енергії атомами та молекулами ?	Перша квантова теорія водневого атома (або одноелектронного іона) грунтувалась на 1 і 2 постулатах Бора. Саме 2-й постулат Бора – суть квантово-механічної основи процесу: тіла випромінюють (або поглинають) енергію не неперервно, а окремими порціями – квантами. (Квант енергії – найменша доза енергії, яку може поглинати чи випромінювати атом). Зміст 2 постулату Бора: Випромінювання або поглинання кванту енергії атомом може відбуватися тільки при переході з одного стаціонарного енергетичного рівня Еi на інший Еk . ( На рис.вище наведено приклад для атома Ne ). Відповідно до теорій Н.Бора, М.Планка, А.Ейнштейна перехід молекули, атома або електрона в речовині з одного енергетичного стану (інакше кажучи - енергетичного рівня) супроводжується поглинанням, наприклад (на рис.), з Е1 на Е4 ( бо Е1 < Е4 ); інакше - перехід з Е4 на Е3 - ( Е4 > Е3 ) - маємо випромінювання енергії. В обох випадках зміна енергії атому відбувається окремими порціями енергії у вигляді фотонів - квантів електромагнітної енергії - ε . При цьому енергія фотона дорівнює різниці енергетичних рівнів початкового і кінцевого станів: - з рівня Е1 на рівень Е4 – поглинання: Δ ε1 = hν1 = E4 – E1 ; - з Е4 на Е3 – випромінювання: Δ ε2 = hν2 = E4 – E3 .
6. Що розуміють під поняттям : а) когерентність хвиль; б) дифракція хвиль; в) інтерференція хвиль?	а) Хвилі однакової частоти (монохроматичні хвилі), у яких різниця фаз постійна ( або дорівнює нулю) називають когерентними. (Когерентність – від лат. cohaerentis – зв’язок, зчеплення). На практиці К.х. дістають розчепленням світлових ( електормагнітних) променів від одного джерела на два пучки (рис.1:а,б,в), штучно створивши у них різницю ходу ∆ = dsinφ (див. нижче рис.2); наприклад,, в лазерах [ див.далі с.11-12, тест 2, рис.1, елементи 5,6 та рис.2 з текстом е) до нього]. Рис.1. До пояснення когерентності хвиль ЛВ та залежності від неї картини ін- терференції хвиль а)–повне перекриття цугів інтерферуючих хвиль – чітка картина інтерференції; б)-часткове перекриття цугів хвиль – видима картина інтерференції ослаблена; в)–поширення 2-х цугів хвиль без перекриття – інтерференція відсутня. Цуг хвиль – це частина коливного процесу між двома моментами, що розділені часом когерентності (найбільшого часового інтервалу, протягом якого основні характеристики хвилі (амплітуда, частота, фаза, поляризація) зберігаються постійними або змінюються за певним законом. Наприклад, тривалість цугу (або час когерентності) хвиль білого світла ~10^-13с, лазерного випромінювання ~10^-5с Рис.2. Рис.3. б) Дифракція – від лат. diffractus – розломлений. Дифракцією хвиль називають явище огинання ними перешкод (на рис.2 - MN –це дифракційна гратка), розміри яких сумірні з довжиною хвилі і проникнення світла таким чином у зону геометричної тіні . Отже, результатом дифракції є відхилення хвиль від прямолінійного поширення ( на рис.2 - це кут φ ) Завдяки явищам дифракції і інтерференції на екрані Э утворюються максимуми інтенсивностей променів ЛВ (на рис.2 – це точки О, ^+1, ^+2 і т.д.; на рис.3 – це максимуми 0-го, 1-го, 2-го і т.д. порядків). в) Накладання в просторі двох (або декількох) хвиль з однаковими періодами в результаті чого в одних точках простору відбувається збільшення, а в інших – зменшення результуючої амплітуди коливань, називають інтерференцією хвиль (на рис.2 - це точки О, ^+ 1, ^+ 2 ; на рис.3 - – це максимуми 0-го, 1-го, 2-го і т.д. порядків) . (Інтерференція – від лат. inter – поміж… і ferentis – той, що несе, приносить скасування, знищення.). З рис.4. можна зрозуміти ”скасування”- взаємне погашення хвиль при накладанні хвиль, які знаходяться в протифазі (рис.4,а) - сумарна амплітуда коливань дорівнює А1 + А2 = 0 чи збільшення амплітуди коливань – на рис.4.,б сумарна амплітуда коливань дорівнює: А1 + А2 = 2 А. Рис.4.
8. Який існує зв’язок між λ та ν ?	λ = υ ^. ν = T = λ = υ^.T