7

1) Электромагнитные волны. Видимый диапазон электромагнитных волн. Интенсивность света. Основы фотометрии.

Оптикой называется раздел физики, занимающийся изучением природы света, закономерностей его испускания, распространения и взаимодействия с веществом.

Свет представляет собой электромагнитное излучение в интервале длин волн, который граничит с одной стороны с радиоволнами, а с другой стороны с рентгеновским и гамма-излучением.

видимый свет 8 10-7 – 4 10-7 м;

Существует три подраздела оптики – геометрическая, волновая и квантовая оптика.

Геометрической оптикой называется раздел оптики, в котором рассматриваются закономерности распространения света, проходящего через прозрачные тела с различной оптической плотностью, либо при отражении света от поверхностей различной кривизны. Геометрическая оптика рассматривает оптические явления, в которых длина волны излучения значительно меньше размеров приборов, с помощью которых эти явления изучают.

Волновая оптика рассматривает оптические явления, в которых проявляется волновая природа света, - интерференция, дифракция, поляризация, дисперсия и др.

Квантовая оптика рассматривает явления, в которых проявляются квантовые свойства света, - тепловое излучение, фотоэффект, фотохимические процессы и др.

Основы фотометрии.

Пусть за время dt приходит некоторое количество световой энергии dU и падает нормально на площадку площадью dS. Величина

называется световым потоком и имеет размерность мощности. С помощью фотометра на телескопе мы измеряем именно световой поток.

Световой поток, проходящий через единицу площади, называется освещенностью dH и имеет размерность мощности на см²

Монохроматическая освещенность , т.е. освещенность отнесенная к узкому интервалу длин волн ,

6) Применение интерференции. Просветление оптики. Интерферометры Майкельсона и Рэлея. Запись информации на оптических дисках.

Просветление оптики. Явление интерференции применяется для улучшения качества оптических приборов и получения высокоотражающих покрытий. Прохождение света через каждую преломляющую поверхность линзы сопровождается отражением 4 % падающего потока (при показателе преломления стекла 1,5). Так как современные объективы состоят из большого количества линз, то число отражений в них велико, а поэтому велики и потери светового потока. Для устранения этого и других недостатков осуществляют так называемое просветление оптики. Для этого на свободные поверхности линз наносят тонкие пленки с показателем преломления, меньшим, чем у материала линзы. При отражении света от границ раздела воздух–пленка и пленка–стекло возникает интерференция отраженных лучей. Толщину пленки d и показатели преломления стекла и пленки n подбираются так, чтобы отраженные волны гасили друг друга. Так как добиться одновременного гашения для всех длин волн невозможно (показатель преломления зависит от длины волны), то это делается для цвета с (к нему наиболее чувствителен глаз). Поэтому объективы с просветленной оптикой имеют синевато-красный оттенок.

Интерферометры. Явление интерференции применяется в очень точных измерительных приборах – интерферометрах. На рис. изображена схема интерферо­метра Майкельсона.

Пучок света от источника S падает на пластинку , покрытую тонким слоем серебра (благодаря чему коэффициент отражения близок к 0,5). Дальнейший ход интерферирующих лучей ясен из рисунка. На пути луча 1 ставится точно такая, как , но не посеребренная пластинка . Она уравнивает пути лучей 1 и 2 в стекле. Интерференционная картина наблюдается с помощью зрительной трубы.

Интерференционная картина соответствует интерференции в воздушном слое, образованным зеркалом и мнимым изображением зеркала в полупрозрачной пластинке . Характер интерференционной картины зависит от положения зеркал и от расходимости пучка света, падающего на прибор. Если пучок параллелен, а плоскости и образуют клин, то наблюдается интерференционные полосы равной толщины, расположенные параллельно ребру воздушного клина. При расходящемся пучке света и параллельном расположении плоскостей и получаются полосы равного наклона, имеющие вид концентрических колец.

Интерферометр Рэлея: