Оптика. Учение о свете.
Свет - электромагнитное излучение, обладающее волновыми и квантовыми свойствами.
Квант – частица (корпускула).
Волновые свойства.
Свет
- поперечная
электромагнитная волна (
).
,
E0,H0
- амплитудные
значения,
-
круг.
Цикл.
частота,
-
частота.
Рис.1.
V – скор. Распр. волны в данной среде. V=C/n, где C- скорость света (в вакууме C=3*108 м/с), n- показатель преломления среды (зависит от свойств среды).
,
-
диэлектрическая проницаемость,
-
магнитная проницаемость.
-
фаза волны.
Ощущению
свет обязаны электромагнитной составляю
волны (
).
-
длина волны, равна пути, пройденному
волной за период
(
;
).
Диапазон
видимой части света:
=0,4
0,75
мкм.
;
4000 - короткий (фиолетовый); 7500 – длинный (красный).
Квантовые свойства света.
С точки зрения квантовой теории свет испускается, распространяется и поглощается отдельными порциями – квантами.
Характеристики фотона.
1.
Масса.
;
m0-
масса покоя.
Если
m0
0
(фотона) , то т.к. V=C,
m=
–
чушь, следовательно m0=0
– движущийся
фотон. Следовательно, свет остановить
нельзя.
Поэтому масса фотона должна рассчитываться из релятивистской формулы для энергии. E=mC2, m=E/C2.
2. Энергия фотона. E=mC2.
В
1900 Макс Планк – немецкий физик выводит
для энергии фотона следующую формулу:
.
h=6,62*10-34 Дж*с - постоянная Планка.
3. Импульс.
p=mV=mC=mC2/C=E/C=h/
;
p-характеристика
частицы,
-характеристика
волны.
Волновая оптика. Интерференция- перераспред. Света в пространстве.
Наложение световых волн, в результате которого в одних местах пространства происходит усиление интенсивности света, а в других – ослабление. То есть происходит перераспределение интенсивности света в пространстве.
Условием
наблюдения интерференции является
когерентность световых волн (волны,
которые удовлетворяют условию:
-монохроматические
волны;
– фаза волны постоянна в данной точке
пространства с течением времени).
РАСЧЕТ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ КАРТИН.
Источники-
когерентные волны.
;
* - точ.
источник.
Темная
и светлая полоса.
1.
Если l~d,
то
картина неразличима, поэтому, чтобы
что-то увидеть, надо 2.
l<<d
тогда
.
В точке М происходит наложение двух когерентных волн.
,
d1,d2 -метры,
пройденные волнами;
-разность
фаз.
Темнее/светлее-
интенсивность.
(пропорциональна).
Если
волны не когерентные:
(среднее
значение за период).
(суперпозиция,
наложение).
Если
– когерентные:
;
;
- имеет
место интерференция света (перераспределение
света).
;
если
(оптическая
разность хода волн); n-показатель
преломления; (d2-d1)-геометрическая
разность хода волн;
-длина
волны (путь, который волна проходит за
период).
-основная
формула интерференции.
В
зависимости от пути
,
они приходят с различным
.
От последнего зависит Iрез.
1.
Iрез.
max.
Это
условие максимума
интерференции света, потому как при
этом волны приходят в одинаковой фазе
и поэтому усиливают друг друга.
n-коэффициент
кратности;
-означает,
что интерференционная картина симметрична
относительно центра экрана.
Если фазы совпадают, то амплитуды не зависят от фаз.
-
Так же
условие максимума.
2. Iрез. min.
;
k=0,1,2…;
.
-
Это условие
минимума,
т.к. при этом волны приходят в противофазе
и гасят друг друга.