- •34. Основные законы геометрической оптики. Принцип Ферма. Полное внутреннее отражение. Призмы.
- •35. Оптические системы. Аберрации оптических систем.
- •36. Интерференция света. Понятие о когерентности.
- •37. Методы наблюдения интерференции в оптике. Интерференция в тонких плёнках. Интерферометры. Применение интерференции.
- •38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля.
- •39. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга.
- •40. Поляризация света.
- •41. Поглощение и рассеяние света.
- •42. Дисперсия света. Фазовая и групповая скорости. Эффект Вавилова-Черенкова.
- •43. Корпускулярно-волновой дуализм.
- •44. Фотоэлектрический эффект. Фотоны. Уравнение Эйнштейна.
- •45. Тепловое излучение. Законы излучения абсолютно черного тела.
- •46. Волновая функция и ее физический смысл. Уравнение Шредингера.
- •47. Опыт Штерна и Герлаха. Спин и магнитный момент электрона. Квантование энергии, момента импульса и проекции момента импульса.
- •48. Электроны в кристалле. Энергетические зоны.
- •49. Принцип Паули. Периодическая система элементов Менделеева
- •50. Простейшие задачи квантовой механики: квантование энергии частицы в потенциальной яме, линейный гармонический осциллятор. Нулевая энергия.
- •51. Люминесценция. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры.
- •52. Строение атомов. Опыты Резерфорда. Постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.
- •53. Ядерные реакции деления и синтеза. Ядерная энергетика.
- •54. Радиоактивность. Природа превращений. Закон радиоактивного распада.
- •55. Экспериментальные методы ядерной физики. Ускорители заряженных частиц.
- •Линейный индукционный ускоритель
- •Линейный резонансный ускоритель
- •56. Классификация элементарных частиц. Античастицы.
38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля.
Дифракцией называется явление огибания цветовыми волнами препятствий и проникновений их в область геометрической тени. Между интерференцией и дифракцией нету существенных физических различий. Оба явления заключаются в перераспределении результирующей интенсивности в результате суперпозиции вторичных волн. По историческим причинам перераспределение интенсивности, возникающих в результате суперпозиции малого числа волн называется интерференцией, а при суперпозиции множества волн-дифракцией. Дифра́кцияво́лн (огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.Принцип Гюйгенса — Френеля — Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать, как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.
Дифра́кцияФрене́ля — дифракционная картина, которая наблюдается на небольшом расстоянии от препятствия, по условиям, когда основной вклад в интерференционную картину дают границы экрана.На рисунке схематично изображён (слева) непрозрачный экран с круглым отверстием (апертура), слева от которого расположенисточник света. Изображение фиксируется на другом экране - справа. Вследствие дифракции свет, проходящий через отверстие, расходится, поэтому область, которая была затемнена по законам геометрической оптики, будет частично освещённой. В области, которая при прямолинейном распространении света была бы освещённой, наблюдаются колебания интенсивности освещения в виде концентрических колец.Дифракционная картина для дифракции Френеля зависит от расстояния между экранами и от расположения источников света. Её можно рассчитать, считая, что каждая точка на границе апертуры излучает сферическую волну по принципу Гюйгенса. В точке наблюдения (занимаемое вторым экраном) волны или усиливают друг друга, или гасятся в зависимости от разности хода.
Дифракция Френеля:
39. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэгга.
Дифракция Фраунгофера(дифракция в || пучках) наблюдается, если источник света и экран расположены настолько далеко, что падающие и дифрагирующие пучки можно считать параллельными. В лабораторных условиях такое можно осуществлять, если на пути падающего и дифрагирующих пучков расположены линзы, причём в фокусе 1-ой линзы помещается точный источник света, а в фокусе 2-ой экран наблюдения.
Пусть дифракционные лучи идут к наблюдателю под углом по отношению к направлению падающего пучка света. Разобьём ширину щели на такие зоны Шустера чтобы разность хода волн от краёв соседних зон отличающих на .В этом случае в щели уложится зон. Поскольку разность хода , зав. от угла , то и число зон, которое уложится в число зон зав. от угла ⇒ результирующая интенсивность так же зависит от числа зон. Если на щели уложится чётное число зон, то они взаимно скомпенсируют друг друга и результирующая интенсивность окажется = 0. Углы соответствующие минимуму освещённости будут определятся по формуле (условие мин. при дифракции на щели ).
Если в щели уложится не чётное число зон , то в данном направлении будет наблюдаться мах. : (условие мах.при дифракции на щели).
Дифракционная решётка.Систему || щелей один. Ширины в разделённых непрозрачными промежутками одинаковой шириныа наз. дифракционной решёткой.
(постоянная или период дифракц ионной решётки)l-длина решётки,n-числоштри - число штрихов на единицу длины.
Пусть на дифрак. решётку нормально падает параллел. пучок света. Каждая щель в направлении определяемое выражением создаёт мин.,т.е. 0,⇒ и вся решётка в целом так же создаёт в этом направлении мин.,⇒ -условие главных мин. при дифракции на решётке.
Вторичные пучки посылаемые главной щелью будут когерентными. Из рис. видно что разность хода лучей идущих от соседних щелей: (условие главного мах)
В результате интерференция вторичных пучков происходит дополнительно перераспределение интенсивно по сравнению с дифракцией на 1 щели. В результате между соседними главными мах. возникает дополн. мин. ,и дополн. мах. малой интенсивности , где -число щелей дифр. решётки. Дополн. мин определяется: , -1,2,3,…. ,….., Если взять полный ряз чисел, то формула дифр. решётки: .
Спектральные харак-и дифр. решётки:1.Угловая дисперсия , средняя угловая дисперсия 2.Линейная дисперсия , , -фокусное расстояние линзы 3.Разрешающая способность решётки , , , - ф-ла Релея.
Дифракция рентгеновских лучей. Условие Вульфа-Брэггов.
Ренген при излучении катодных лучей обнаружил неизвестное излучение обладающее большой проникающей способностью, которое наз. х-лучами, а позже рентгеновскими. Установлено, что рентгеновское излучение – это электромагнитное излучение в интервале . Условие простр. Когерентности размеры препятствия должны быть сравнимы с длиной излучения,⇒ для дифракции рентгеновских лучей необходимо иметь дифракционную решётку в 1000 раз меньше, чем в дифракционном свете. Такой решёткой явл. кристаллическое тело, у которого межплоскостное расстояние: . Впервые дифракцию рентгеновских лучей на кристаллических телах наблюдал англ. физик Лауэ, а более детально изучил Вульф и Брэгги.
Из рис.⇒разность хода дифрагирующих рентгеновских лучей равна: (условие Вульфа-Брэггов). Если известно и угол скольжения , то можно определить период решётки и параметр элементарной ячейки. Данный процесс исследования структуры в-ва наз. рентгеновазовым или рентгеноструктурным анализом. Если же известен период в-ва анода и измерить угол скольжения , то можно определить длину волны неизвестного излучения. Данный метод наз. спектральным анализом.