4. Световое давление. Опыты Лебедева. Химическое действие света.

При падении на поверхность тела световая волна оказывает на неё давление.

На движущийся заряд со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, направление которой можно определить по правилу левой руки. Оно совпадает с направлением падения луча.

Над всеми буквами в рисунке нужен вектор!!! Через полпериода электрон будет двигаться в противоположном направлении, но направление силы Лоренца останется прежним. Среднее значение суммарной силы Лоренца, приходящееся на единицу поверхности, определяет давление электромагнитной волны. По формуле, полученной Максвеллом, давление электромагнитной волны: p=(1+ ) _ср , где - коэффициент отражения, _ср – средняя плотность энергии волны.

Измерение светового давления было проведено в опытах Лебедева в 1890 г. на твёрдых телах, а в 1907 – 1910 гг. – на газах.

В своём опыте обнаружению светового давления Лебедев подвесил лёгкие слюдяные крылышки – чёрные и светлые – на тонкой стеклянной нити и поместил их внутрь стеклянного сосуда, из которого был выкачан воздух. Так как в предыдущей формуле для чёрной поверхности , давление света на чёрную поверхность должно быть гораздо меньше, чем на светлую (примерно в 1,5 раза). На подвес должен действовать вращающий момент, который можно измерять по углу закручивания нити с помощью светового зайчика. При освещении подвес поворачивался под давлением света. По углу поворота давление было измерено. Плотность падающей энергии Лебедев измерил с помощью калориметра. Результаты опыта совпали с результатами, рассчитанными по формуле p=(1+ ) _ср. Опыты Лебедева имели огромное значение для утверждения выводов теории Максвелла о том, что свет есть электромагнитная волна.

Билет № 5.

1. Равноускоренное и прямолинейное движение. Скорость и перемещение при равноускоренном и прямолинейном движении (вывод). Графики скорости, ускорения, координаты, перемещения и пути при этом движении. Ряд нечётных чисел.

Движение тела, при котором его скорость за равные промежутки времени изменится на одну и ту же величину, при траектории движения – прямой линии, называется равноускоренным и прямолинейным движением.

= ₀+ t

S = S = ₀t+

2. Оптические приборы. Фотоаппарат. Глаз. Близорукость и дальнозоркость. Очки.

Законы геометрической оптики лежат в основе действия разнообразных оптических приборов, основной частью которых является некоторая оптическая система, которая формирует изображение предмета. В зависимости от назначения различают следующие оптические приборы: проекционная аппаратура, микроскопы, телескопы, фотоаппарата и др.

Фотоаппарат – это оптическое устройство с линзовой системой, с помощью которой получают изображение предмета на светочувствительной плёнке, сохраняющей изображение. Основные части фотоаппарата: объектив, непрозрачная камера, фотоплёнка.

Объектив представляет собой сложную систему линз, предназначенную для проектирования изображения на фотоплёнку. С помощью объектива исправляют такие оптические дефекты, как сферическую и хроматическую аберрации, астигматизм и другие, присущие линзам. На плоскости фотоплёнки получается действительное, уменьшенное перевёрнутое изображение предмета. Под действием световой энергии на фотоплёнке происходит разложение бромистого серебра и образуется негатив. Сам предмет при фотографировании помещают за двойным фокусом, а его изображение получается между фокусом и двойным фокусом. Так как расстояние от предмета до объектива может быть различным, то для получения резкого изображения необходимо изменять и расстояние между объективом и фотоплёнкой. Это делают, перемещая сам объектив. От величины световой энергии, попадающей на фотоплёнку, зависит качество снимка. Поэтому в фотоаппарате есть специальный затвор, пропускающий свет лишь определённое время – время экспозиции, которое зависит о качества плёнки и от её освещённости. Освещённость фотоплёнки зависит от светосилы объектива. Светосила объектива – это величина, определяемая квадратом отношения диаметра объектива к его фокусному расстоянию.

Глаз. Глаз представляет собой «живой» оптический прибор, позволяющий воспринимать окружающий мир, как человеку, так и животным. Глаз даёт уменьшенное, действительное, перевёрнутое изображение предмета на сетчатке глазного яблока.

Глаз человека представляет собой сложную оптическую систему, которая по своему действию аналогична оптической системе фотоаппарата. Схематическое устройство глаза представлено на рис. 6.4.1. Глаз имеет почти шарообразную форму и диаметр около 2,5 см. Снаружи он покрыт защитной оболочкой 1 белого цвета – склерой. Передняя прозрачная часть 2 склеры называется роговицей. На некотором расстоянии от нее расположена радужная оболочка 3, окрашенная пигментом. Отверстие в радужной оболочке представляет собой зрачок. В зависимости от интенсивности падающего света зрачок рефлекторно изменяет свой диаметр приблизительно от 2 до 8 мм, то есть действует подобно диафрагме фотоаппарата. Между роговицей и радужной оболочкой находится прозрачная жидкость. За зрачком находится хрусталик 4 – эластичное линзоподобное тело. Особая мышца 5 может изменять в некоторых пределах форму хрусталика, изменяя тем самым его оптическую силу. Остальная часть глаза заполнена стекловидным телом. Задняя часть глаза – глазное дно, оно покрыто сетчатой оболочкой 6, представляющей собой сложное разветвление зрительного нерва 7 с нервными окончаниями – палочками и колбочками, которые являются светочувствительными элементами.

Кроме этих двух точек, определяющих границы области аккомодации, у глаза существует расстояние наилучшего зрения, то есть расстояние от предмета до глаза, при котором удобнее всего (без чрезмерного напряжения) рассматривать детали предмета (например, читать мелкий текст). Это расстояние у нормального глаза условно полагают равным 25 см.

При нарушении зрения изображения удаленных предметов в случае ненапряженного глаза могут оказаться либо перед сетчаткой (близорукость), либо за сетчаткой (дальнозоркость) (рис. 6.4.2).

Рисунок 6.4.2.

Изображение удаленного предмета в глазе: a – нормальный глаз; b – близорукий глаз; с – дальнозоркий глаз.

Глаз можно рассматривать как оптическую систему с переменным фокусным расстоянием до экрана (сетчатки). Свет проецируется на сетчатку, нервные окончания которой (палочки и колбочки) посылают импульс в центр зрения головного мозга. Этот процесс приводит к образованию зрительных образов. Глаз устроен так, что уничтожает хроматическую и сферическую аберрации. Первая уничтожается потому, что заднее фокусное расстояние хрусталика не равно переднему, а вторая из-за того, что строение глаза неоднородно.

По своему устройству глаз сходен с фотоаппаратом. Роль объектива выполняет хрусталик совместно со стекловидным телом. Изображение получается на чувствительной поверхности сетчатки.

Очки. Глаз человека с нормальным зрением (расстояние наилучшего видения равно 25 см) проецирует изображение предмета на сетчатку. У некоторых же людей глаза в напряжённом состоянии проецируют изображение не на сетчатку, а перед ней. Такие люди обладают дефектом зрения, называемым близорукостью. Близорукий человек отчётливо видит предметы, начиная с определённого расстояния. Он хорошо различает близкие предметы, но плохо - удалённые от него. Для исправления этого дефекта применяют очки с рассеивающими линзами, или, как говорят, минусовыми.

Если же глаз даёт изображение предмета за сетчаткой, то дефект называется дальнозоркостью. Люди с этим дефектом хотя и видят далёкие предметы, но не отчётливо, слабо различая их подробности. Близкие же предметы дальнозоркие люди видят плохо, расплывчато. Дальнозоркость исправляют ношением очков с собирающими линзами.

Рисунок 6.4.3. Подбор очков для чтения для дальнозоркого (a) и близорукого (b) глаза. Предмет A располагается на расстоянии d = d0 = 25 см наилучшего зрения нормального глаза. Мнимое изображение A' располагается на расстоянии f, равном расстоянию наилучшего зрения данного глаза.