Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
физика шпоры 2 семестр.docx
Скачиваний:
18
Добавлен:
21.04.2017
Размер:
187.11 Кб
Скачать

1.Световые волны. Свет - сложн явл: в 1 случ он ведет себя как эл-мг волна, в 2 - как поток особ ч-ц (фотонов). Развит учения о свете прив к соврем представл о двойств корпуск-волн природе света.

Эл-мг теория света. Свет - частн случ эл-мг волн с дл волны от l=400нм (фиолет) до l=700нм (крас). Только этот интервал длин эл-мг волн оказ непосредств воздейств на чел глаз и явл собственно светом. Но и коротковолн (l<400нм -ультрафиолет) и длинноволн излуч (l>760 нм -инфракрас) им кач одну и ту же эл-мг прир и отлич лишь методами их возбужд и обнаруж.

В эл-мг волне колебл векторы ЕиН, причемЕ^Н.

Физиолог, фотохим, фотоэлектр и др действ света вызыв колеб вектора напряж-ти эл поля Е (свет вектор).

Измен во врем и пр-ве проекции свет вектора на направл, вдоль кот он колебл, опис ур-ем Е=Асоs(wt–kr+a)–ур-ие свет волны, где k-волновое число (k=2p/l), r- расстояние, отсчит вдоль направл распростр свет волны. Для плоск свет волны, распростр в непоглощ среде, А=const, для сферич волны А убыв как 1/r.

Отнош скор распростр свет волны в вакууме (с) к ее скор в некот среде V наз абсолют показат преломл этой среды и обознач n. n = с/ V.

Из эл-мг теории след, что n=Öem, где e и m - диэлектр и магн прониц среды. Для подавл больш-ва прозрач в-в m практич не отлич от 1. Поэтому мож счит, что n=Öe. Эта ф-ла связ оптич и электр св-ва в-ва. Знач показателя преломл хар-ют оптич плотн cреды. Среда с бол n наз оптич более плотной, чем cреда с мен n.

В случ колеб частоты n дл волны в вакууме равна l0=c/n. В среде, в кот фаз скор свет волны V=с/n, дл волны им знач l=V/n=c/nn=l0/n.

Т.о. дл свет волны в среде с показат преломл n связ с дл волны в вакууме соотнош l= l0/n.Частота измен плотн потока эн, перенос волной, будет еще больше.

Модуль сред по врем знач плотн потока эн, переносим свет волной наз интенсивн света I в дан точ пр-ва. Плотн потока эл-мг эн опред вектором Пойтинга S. I=|<S>|= |<[ЕН]>|. Измер интенс либо в энергет ед (Вт/м2), либо в свет ед (лм/м2).

Линии, вдоль кот распростр свет эн, наз лучами. Усредн вектор Пойтинга <S> направл в кажд точ по касат к лучу. В изотропн средах это направл совпад с нормалью к волн пов-ти, т.е. с направл волнового вектора `k. Модуль êkê = k – волновое число.

рис

Свет волны поперечны,но они не обнаруж асимметрии относит луча. Это обусл тем, что в естеств свете им колеб, соверш в самых различ направл, перпендик лучу.

2 Когер волны. Опт разн хода. Интерф волн.

Когерентностью наз согласов протек нескольких колеб или волн проц. Степень согласов может быть различ. Соотв ввод понятие степ когерентн 2-х волн. Пусть в дан точ пр-ва приход 2 свет волны одинак частоты, кот возбужд в этой точ колеб одинак направл: Е = А1соs(wt + a1), Е = A2cos(wt + a2), тогда амплитуда результир колеб А2 = А1222 + 2А1А2соsj, где j = a1 - a2 = const.

Если част колеб в обеих волнах w одинак, а разн фаз j возбужд колеб остается постоян во врем, то такие волны наз когерентными.

При налож когер волн они дают устойч колеб с неизмен амплит А=соnst.

Если j = p, тогда соsj = -1 и а1 = А2, a ампл суммарн колеб =0, и интерферир волны полностью гасят др др.

В случ когер волн, соsj имеет постоян во врем знач: I=I1+I2+2ÖI1×I2cosj В тех точ пр-ва, для кот соsj >0, I>I1+I2; в точ, для кот соsj<0, I<I1+I2. При налож когер свет волн происх перераспред свет потока в пр-ве, в рез-те чего в одних местах возник мах, а в др - мин интенсивн. - интерференц волн. Особ отчетл проявл интерфер в том случ, когда интенсивн обеих интерферир волн одинак: I1=I2.

Все естеств источн света не когерентны. Это обусловл тем, что излуч светящ тела слаг из волн, испуск многими ат. Отдельн ат излуч цуги волн длит 10-8с и протяж ок 3м.

Когер свет волны можно получ, разделив волну, излуч одним источн света, на 2 части. Если застав эти 2 волны пройти разн оптич пути, а потом налож их др на др, набл интерфер. Разность оптич длин путей, проход интерферир волнами, не должна быть оч бол, т.к. складывающ колеб должны принадл одному и тому же результир цугу волн.

Пусть раздел на 2 когер волны происх в точ О рис

До точ Р 1-я волна проход в среде показ преломл n1 путь S1, 2-я волна проход в среде с показ преломл n2 путь S2. Если в точ О фаза колеб равна wt, то 1-я волна возбудит в точ Р колеб А1соsw(t – S1/V1), а 2-я-колеб А2соsw(t – S2/V2), где V1 и V2 - фазовые скор. Зн разн фаз колеб, возбужд волнами в точ Р, будет равна j = w(S2/V2 – S1/V1) = (w/c)(n2S2 – n1S1).

Замен w/с ч-з 2pn/с=2p/lо, тогда j = (2p/lо)D, где D= n2S2 – n1S1 = L2 - L1 - велич, равн разн оптич длин, проход волнами путей, и наз оптич разн хода.

Если оптич разн хода = целому числу длин волн в вакууме:D = ±mlо,

то разн фаз кратн 2p и колеб будут происх с одинак фазой (усл интерфер мах).

Если оптич разн хода D = полуцел числу длин волн в вакууме: D=±(m+1/2)lо, то j=±(2m+1)p, колеб в точ Р наход в противофазе (усл интерфер мин).

Получ когер свет волн раздел волны на 2 части мож осущ с пом экранов и щелей, зеркал и преломл тел.

3 Интерф света от 2 источ. В опыте Юнга свет от точ источ проход ч-з 2 равноудал щели А1 и А2, явл как бы 2 когер источ (2 цилиндр волны). Интерф картина набл на экране Ё, располож на некот расстоянии l парал А1А2. Нач отсчета выбр в точ 0, симметр относит щелей.

Рис

Усил и ослабл света в произвол точ Р экрана завис от оптич разн хода лучей D=L2–L1. Для получ различ интерф картины расстоян между источ А1А2=d должно быть знач меньше расст до экрана l. Расст х, в пределах кот образ интерф полосы, знач меньше l. При этих усл можно полож S2–S1»2l. Тогда S2–S1» xd/l. Умножив на n, получ D = nxd/l. Макс интенсив будут набл при знач х, равн хmax=± mll/d (m = 0, 1,2,.).Здесь l = l0/n - дл волны в среде, заполн пр-во между источ и экраном. Коорд мин интенсив будут: хmin=±(m +1/2)ll/d (m = 0,1,2,.).

Расст между 2 сосед мах интенсив наз расстоян между интерф полосами, а расст между сосед мин - шир интерф полосы. Расст между полосами и шир полосы им одинак знач, равн Dх = ll/d.

Дл волны оптич излуч l. Dх пропорц 1/d, поэт чтобы интерф картина была четко различ, необход соблюд усл: d<< l. Глав мах, соотв m=0, проход ч-з точ 0. Вверх и вниз от него на равн расстоян др от др располаг мах (мин) разн порядков.

Это справедл при освещ экрана монохромат светом (l0=const). При освещ бел светом интерф мах (и мин) для кажд дл волны будут смещ др относ др и иметь вид радуж полос. Только для m=0 мах для всех длин волн совпад, и в серед экрана будет набл светл полоса, по обе стороны от кот симметр располож спектрально окраш полосы мах.

Набл интерф картину мож с пом зеркала Френеля, зеркала Лойда, бипризмы Френеля и др оптич устр-в, а также при отраж света от тонк прозрач пленок.

Соседние файлы в предмете Физика