9)Свет как электромагнитная волна. Закон прямолинейного распространения света. Явление отражения и преломления света.

Свет обладает одновременно свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствам дискретных частиц, которые называют фотонами или квантами света. (Корпускулярно – волновой дуализм).

Световой луч – это линия, указывающая направление, вдоль которого распространяется световая энергия.

Закон прямолинейного распространения света:

В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно.

Отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности, восставленным в точке падения луча.

Угол отражения равен углу падения.

Предельный угол полного отражения – угол падения, при котором наступает полное отражение света: sin a_пр = n₂/n₁

Преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром к поверхности раздела двух сред, восстановленным в точке падения луча.

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред: sin a/ sin y = n₂, ₁

Относительный показатель преломления: n₂, ₁

Абсолютный показатель преломления: n = c/v

10)Волновые свойства света. Дисперсия света. Интерференция света.

Дисперсия – зависимость показателя преломления света от частоты колебаний.

Дисперсия – явление разложения света призмой.

Одноцветные пучки – монохроматические, всего цветов 7: к, о, ж, з, г, с, ф.

• Белый свет является сложным светом, состоящим из цветных пучков;

• Для света различного цвета показатели преломления данного вещества различны; вследствие этого при отключении призмой пучок белого цвета разлагается в спектр;

• При соединении цветных пучков спектра вновь образуется белый свет.

Интерференция света – сложение световых волн, при котором происходит усиление световых колебаний в одних точках и ослабление в других.

Условие интерференционного минимума:

˻l = ±(2m + 1)λ/2

Условие интерференционного максимума:

˻l = ±mλ

11) Дифракция света. Поляризация света.

Дифракция света – явление огибания волнами препятствий.

Принцип Гюйгенса – Френеля:

• источник волн можно заменить эквивалентной ему системой вторичных источников, испускающих сферические волны;

• вторичные источники когерентны между собой, поэтому возбуждаемые ими волны интерферируют:

• амплитуда колебаний в произвольной точке есть результат интерференции вторичных волн.

Дифракционная решетка – устройство, содержащее большое количество щелей, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга.

Период решетки – расстояние между соответствующими краями соседних щелей (d).

ф – угол отклонения световых лучей от перпендикуляра к плоскости решетки.

Поляризация света – явление выделения поляризованного света из естественного.

Естественный свет – в свете, который излучают, к примеру, Солнце, лампы накаливания, лампы дневного света, нет преимущественного направления колебаний векторов напряженности электрического поля Е и магнитной индукции В.

d sin ф = mλ

12) Постулаты теории относительности. Зависимость массы от скорости.

Принцип относительности – в любых инерциальных системах отсчета при одних и тех же условиях все физические явления протекают одинаково.

Принцип постоянства скорости света – скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источника или приемника света.

Одновременность двух событий, происходящих в разных точках пространства относительна.

Относительность длины:

l = l₀ /¯1- v²/c²

Скорость любых тел , а также скорость распространения любых сигналов и взаимодействий не может превышать с (3*10⁸ м/с).

13) Релятивистский импульс. Связь между массой и энергией.

Относительность длины:

l = l₀ /¯1- v²/c²

Относительность промежутков времени:

˻t =˻ t₀/¯1- v²/c²

Релятивистский закон сложения скоростей:

v₁ = v`+v / 1 + v`v/c²

Закон взаимосвязи массы и энергии:

Энергия покоя тела пропорциональна его массе.

Е = mc²

Е = с /¯р² + m²с²

14) Квантовые свойства света. Фотоэффект и его законы. Применение фотоэффекта в технике

Фотоэлектрический эффект (фотоэффект) – явление вырывания электронов из вещества под действием света.

Законы фотоэффекта:

• число электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны;

• максимальная кинетическая энергия вырванных светом электронов пропорциональна частоте света и не зависит от его интенсивности;

• для каждого вещества существует минимальная частота, ниже которой фотоэффект не наблюдается.

Эту частоту (длину волны) называют красной границей фотоэффекта.

Кванты света (фотоны) – порции энергии, испускаемые атомами и молекулами.

Энергия фотона:

Е = hv

h – постоянная Планка.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

hv = A_вых + mv²_max /2

Энергия поглощенного фотона расходуется на совершение электроном работы выхода и приобретение им кинетической энергии.

Красная граница фотоэффекта – длинноволновая.

Максимальная длина волны:

λ_max = hc /A_вых

Фотоэлементы – приборы, преобразующие световые сигналы в электрические.

Импульс фотона:

p = h/λ

Корпускулярные характеристики – энергия и импульс.

Волновые характеристики фотона – длина волны и частота.

Свет одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов.

15)Опыты Резерфорда по рассеянию альфа частиц. Ядерная модель атома.

Альфа – частицы испускались источником, помещенным внутри полости с каналом, сделанным в куске свинца. Все частицы, кроме движущихся вдоль канала, поглощались свинцом. Узкий пучок альфа – частиц попадал на металлическую фольгу перпендикулярно ее поверхности. Прошедшие сквозь фольгу альфа – частицы при столкновении с полупрозрачным экраном вызывали вспышки света, которые наблюдались в микроскоп.

Резерфорд предположил, что весь положительный заряд внутри атома сосредоточен в его ядре, а электроны движутся вокруг ядра.

Резерфордом была предложена планетарная модель атома.

16)Квантовые постулаты Бора. Лазеры. Испускание и поглощение света атомами. Спектры.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний):

Существуют стационарные состояния атома, находясь в которых он не излучает электромагнитных волн.

Второй постулат Бора (правило частот):

При переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается один фотон, энергия которого равна разности энергий атома в двух его стационарных состояниях:

˻Е = Е_m – Е_n = hv

У атомов два состояния: основное и возбужденное.

Атомы поглощают излучение той же самой частоты, которую они сами испускают.

Лазер – источник оптического когерентного излучения, для которого характерна малая расходимость светового пучка.

Вынужденное излучение – излучение возбужденных частиц вещества, вызванное действием света.

Вынужденное излучение по своим характеристикам тождественно с тем излучением, которое его вызывает.

Свойства излучения лазера:

• малая расходимость пучка, обусловленная тем, что испускаются лишь волны, многократно отраженные от зеркал;

• монохроматичность, обусловленная тем, что вынужденное излучение осуществляется при квантовых переходах между определенными энергетическими уровнями;

• значительная мощность, так как в вынужденном излучении может участвовать одновременно большое число частиц.

Длина волны Бройля:

λ = h/mv = h /p

Принцип соответствия:

В любых случаях новая теория должна переходить в старую.