![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Дифракция света
- •Метод зон Френеля
- •Рассеяние света - отклонение распространяющегося в среде светового пучка во всевозможных направлениях.
- •Основные понятия и характеристики теплового излучения
- •Абсолютно черное тело
- •Объемная плотность энергии излучения
- •Спектральная плотность энергии
- •Физический смысл волновой функции:
- •32) Строение и важнейшие свойства атомных ядер
- •33) Энергия связи ядер. Дефект массы
- •34) Ядерные силы
Дифракция света
4) Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий.
легко найти радиусы ρm зон Френеля:
Дифра́кция во́лн — явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн.
Принцип Гюйгенса — Френеля — основной постулат волновой теории, описывающий и объясняющий механизм распространения волн, в частности, световых.
Здесь
–
комплексная амплитуда поля первичной
волны от источника на элементе ds,
–
длина волны
(источник предполагается монохроматическим),
–
так называемый коэффициент
наклона,
зависящий от угла
между
нормалью к элементу поверхности ds и
радиусом-вектором
.
Метод зон Френеля
Френель предложил оригинальный метод разбиения волновой поверхности S на зоны, позволивший сильно упростить решение задач (метод зон Френеля).
Границей
первой (центральной) зоны служат точки
поверхности S, находящиеся на
расстоянии
от
точки M (рис. 9.2). Точки сферы S,
находящиеся на расстояниях
,
,
и т.д. от точки M, образуют 2, 3 и т.д.
зоны Френеля.
Колебания,
возбуждаемые в точке M между двумя
соседними зонами, противоположны по
фазе, так как разность хода от этих зон
до точки M
.
Поэтому при сложении этих колебаний, они должны взаимно ослаблять друг друга:
где A –
амплитуда результирующего колебания,
–
амплитуда колебаний, возбуждаемая i-й
зоной Френеля.
Величина
зависит
от площади
зоны
и угла
между
нормалью к поверхности и прямой,
направленной в точку M.
Площадь одной зоны
Отсюда видно, что площадь зоны Френеля не зависит от номера зоны i. Это значит, что при не слишком больших i площади соседних зон одинаковы.
В то же время с увеличением номера зоны возрастает угол и, следовательно, уменьшается интенсивность излучения зоны в направлении точки M, т.е. уменьшается амплитуда . Она уменьшается также из-за увеличения расстояния до точки M:
.
Общее
число зон Френеля, умещающихся на части
сферы, обращенной в сторону точки M,
очень велико: при
,
,
число зон
,
а радиус первой зоны
.
Отсюда следует, что углы между нормалью к зоне и направлением на точку M у соседних зон примерно равны, т.е. что амплитуды волн, приходящих в точку M от соседних зон,примерно равны.
Световая
волна распространяется прямолинейно.
Фазы колебаний, возбуждаемые соседними
зонами, отличаются на π. Поэтому в
качестве допустимого приближения можно
считать, что амплитуда колебания
от
некоторой m-й
зоны равна среднему арифметическому
от амплитуд примыкающих к ней зон, т.е.
.
Тогда выражение (9.2.1) можно записать в виде
Так
как площади соседних зон одинаковы, то
выражения в скобках равны нулю, значит
результирующая амплитуда
.
Интенсивность
излучения
.
Таким
образом, результирующая
амплитуда, создаваемая в некоторой
точке M всей сферической поверхностью,
равна половине амплитуды, создаваемой
одной лишь центральной зоной, а
интенсивность.
Так как радиус центральной зоны мал ( ), следовательно, можно считать, что свет от точки P до точки M распространяется прямолинейно.
Если
на пути волны поставить непрозрачный
экран с отверстием, оставляющим открытой
только центральную зону Френеля, то
амплитуда в точке M будет
равна
.
Соответственно, интенсивность в
точке M будет
в 4 раза больше, чем при отсутствии экрана
(т.к.
). Интенсивность
света увеличивается, если закрыть все
четные зоны.
Таким образом, принцип Гюйгенса–Френеля позволяет объяснить прямолинейное распространение света в однородной среде.
Правомерность деления волнового фронта на зоны Френеля подтверждена экспериментально. Для этого используются зонные пластинки – система чередующихся прозрачных и непрозрачных колец.
Опыт подтверждает, что с помощью зонных пластинок можно увеличить освещенность в точке М, подобно собирающей линзе.
5)
6) Естественный свет - это свет, в котором колебания вектора напряженности Е электрического поля происходят по всевозможным направлениям в плоскости, перпендикулярной направлению распространения (к лучу).
Плоскополяризованный свет - это свет, в котором колебания вектора Е происходят только в одном направлении, перпендикулярном лучу.
Частично поляризованный свет - это свет, в котором колебания в каком-либо направлении ослаблены.
Поляризация света - ориентация векторов напряженности электрического поля и магнитной индукции световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Обычно поляризация возникает при отражении и преломлении света, а также при распространении света в анизотропной среде. Различают линейную, круговую и эллиптическую поляризацию света.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА - физ. характеристика оптич. излучения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, т. е. неэквивалентность разл. направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Первые указания на поперечную анизотропию светового луча были получены в 1690 X. Гюйгенсом (Ch. Huygens) при опытах с кристаллами исландского шпата.
7) Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков (например, на поверхность стеклянной пластинки) отличен от нуля, отраженный и преломленный лучи оказывают частично поляризован-ными.
Причем, при отражении от проводящей поверхности (например, от поверхности металла) получается эллиптически-поляризованный свет. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения (на рис. 6.2 эти колебания обозначены точками), в преломленном луче колебания, параллельные плоскости падения (на рисунке они изображены двусторон-ними стрелками). Степень поляриза-ции зависит от угла падения.
8) Двойно́е лучепреломле́ние — эффект расщепления в анизотропных средах луча света на две составляющие. Впервые обнаружен на кристалле исландского шпата. Если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча. Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным (o — ordinary), второй же отклоняется в сторону, нарушая обычный закон преломления света, и называется необыкновенным (e — extraordinary).
9) Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.
10) ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА - уменьшение светового потока, проходящего через вещество, вследствие превращения части света в другие формы энергии. Характеризуется коэффициентом поглощения а, составляющим отношение светового потока, поглощенного веществом, к световому потоку, падающему на поверхность:
где F0 - световой поток, падающий на тело; Fα - световой поток, поглощенный телом; Fρ - световой поток, отраженный телом; Fτ - световой поток, прошедший через тело.
Рассеяние света — рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии с веществом. При этом происходит изменение пространственного распределения, частоты, поляризации оптического излучения, хотя часто под рассеянием понимается только преобразование углового распределения светового потока.
Пусть ω и
—
частоты падающего и рассеянного света.
Тогда
Если
— упругое рассеяние
Если
— неупругое рассеяние
— стоксово рассеяние
— антистоксово рассеяние