33)Опыты герца

Колебания высокой частоты, значительно превышающей частоту промышленного тока (50Гц), можно получить с помощью колебательного контура.Причем частота колебаний будет тем больше, чем меньше индуктивность и емкость контура. Однако большая частота электромагнитных волн еще не гарантирует интенсивного излучения электромагнитных волн. В своих опытах Герц использовал простое устройство, называемое сейчас вибратором Герца. Это устройство представляет собой открытый колебательный контур.

Герц получал электромагнитные волны, возбуждая в вибраторе с помощью источника высокого напряжения серию импульсов быстропеременного тока. Колебания электрических зарядов в вибраторе создают электромагнитную волну. Только колебания в вибраторе совершает не одна заряженная частица, а огромное количество электронов, движущихся согласованно.

Электромагнитные волны регистрировались Герцем с помощью приемного вибратора, представляющего собой точно такое же устройство, что и излучающий вибратор. Под действием переменного электрического поля электромагнитной волны в приемном вибраторе возбуждаются колебания тока. Если собственная частота приемного вибратора совпадет с частотой электромагнитной волны, наблюдается резонанс и колебания в приемном вибраторе происходят с большой амплитудой. Герц обнаруживал их, наблюдая искорки в очень малом промежутке между проводниками приемного вибратора.

Своими опытами Герц доказал:

1)существование электромагнитных волн;

2)волны хорошо отражаются от проводников;

3)образование стоячих волн;

4)определил скорость волн в воздухе (она примерно равна скорости в вакууме - c).

34) Плоская электромагнитная волна. Вернемся к электромагнитным волнам, являющимся решением уравнения (2.8) и (2.10). Для анализа структуры плоской ЭМВ воспользуемся записью уравнений Максвелла с помощью определения и свойств оператора Гамильтона (набла-оператора):

(2.36)

Тогда уравнения Максвелла (2.1) ¸ё (2.6) примут вид:

(2.37) ¸ё (2.40)

Решение этих уравнений ищем в виде:

(2.41)

(2.42)

где E₀ и B₀ – постоянные векторы, не зависящие от координат и времени (в общем случае компоненты этих векторов могут быть комплексными). Учитывая, что

(2.43)

и подставляя решения (2.41) и (2.42) в уравнения Максвелла (2.37) ¸ё (2.40), получаем следующие важные соотношения, описывающие структуру плоской ЭМВ: (2.44) ¸ё (2.47)

Из этих соотношений можно сделать следующие выводы:

1. Векторы Е и В плоской волны перпендикулярны вектору k, т.е. направлению распространения. Это означает, что плоская ЭМВ является поперечной. E, B и k составляют тройку взаимно перпендикулярных векторов. Поперечность световых колебаний была открыта в 1817 г. Юнгом (Joung Thomas, 1773–1829).

2. Из (2.45) можно получить соотношение между напряженностью электрического поля и магнитной индукцией плоской ЭМВ в вакууме:

E =cB . (2.48)

3. Т.к. k, ww, mm₀, ee₀ – вещественные величины, то это значит, что E и B в плоской ЭМВ колеблются в одинаковой фазе

ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - электромагнитные волны ,длины к-рых заключены в диапазоне с условными границами от единиц нм до десятых долей мм (диапазон частот ~3 х 1017 - 3 х 1011 Гц). К О. и. помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого излучения (обычно называемого светом) относятся инфракрасное излучение и ультрафиолетовое излучение

35) Приближение геометрической оптики.Если длина световой волны очень мала по сравнению со всеми размерами оптических приборов, то явлениями дифракции и интерференции можно пренебречь. Такое рассмотрение распространения света называется приближением геометрической оптики.Геометрическая оптика обычно ограничивается рассмотрением распространения света в однородных средах и предметах, состоящих из однородных сред. Распространение света в среде с плавно изменяющимся показателем преломления описывается уравнением эйконала.Прямолинейность распространения светаРаздел физики, которая изучает световые явления, называется оптикой. В геометрической оптике используется понятие светового луча и рассматриваются закономерности распространения световых лучей в разных средах и в разных специальных оптических устройствах (например, в линзах и в приборах, в которых применяются линзы).В однородных средах и при отсутствии препятствий свет распространяется прямолинейно. Это утверждение называют законом прямолинейного распространения света.В квантовой оптике пользуются понятиям луча света. Это некоторое направление в пространстве, вдоль которого распространяется светло. Следовательно, закон прямолинейности распространения света можно сформулировать и так: в однородных средах световые лучи прямолинейные

37) 21 Тонкие линзы. Пусть – относительный коэффициент преломления и . Тогда из (5.36) и (5.47) следует выражение для фокусного расстояния линзы через относительный коэффициент преломления и её геометрические параметры:

(5.55)

Тонкой линзой называется линза, для которых можно пренебречь третьим слагаемым в скобках (5.55), что соответствует малости толщины линзы по сравнению с каждым радиусом кривизны:

(5.56)

Тонкая линза представляется не имеющей толщины и с ней совпадают обе главные плоскости. Фокусное расстояние становится равным отсчёту от линзы до фокуса. При этом условии матрица с коэффициентами Гаусса для тонкой линзы принимает вид:

(5.57)

Величина (5.58)

называется оптической силой линзы. Оптическая сила измеряется в диоптриях ( 1 дптр соответствует фокусному расстоянию в 1 м). Оптическая сила положительна для собирающих линз и отрицательна для рассеивающих.

Рассмотрим в качестве примера простейшую систему из двух тонких линз (рис. 5.5). Тогда матрица S (5.34), описывающая данную систему будет получаться из результата перемножения матриц:

(5.59)

Далее находятся постоянные Гаусса, а из них кардинальные элементы данной оптической системы. Отсчет для передних главной точки и фокуса идет от передней динзы, а для задних кардинальных точек – от последней линзы по приведенному выше правилу знаков.