
- •Элементы геометрической оптики
- •Полное внутреннее отражение
- •Линзы и их характеристики
- •Оптическая сила тонкой линзы и построение изображения в линзах
- •Аберрации оптических систем
- •Фотометрия. Энергетические величины фотометрии
- •Световые характеристики фотометрии
- •Вывод законов отражения и преломления света на основе волновой теории.
- •Когерентность и монохроматичность световых волн.
- •Интерференция света.
- •Методы наблюдения интерференции.
- •Расчёт интерференционной картины от 2-х источников.
- •Полосы равного наклона.
- •Полосы равной толщины.
- •К ольца Ньютона.
- •Применение интерференции.
- •Принцип Гюйгенса Френеля.
- •Метод зон Френеля.
- •Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.
- •Дифракция Фраунгофера от щели.
- •Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке.
- •Разрешающая способность спектрального приюора.Критерий Рееля
- •Дисперсия света
- •Нормальная и аномальная дисперсия
- •Элементарная электронная теорема дисперсии
- •Поглощение света
- •Эффект Доплера
- •Естественный и поляризованный свет.
- •Закон Малюса
- •Поляризация света при отражении и преломление на границах двух диэлектриков
- •Двойное лучепреломление
- •Положительные и отрицательные кристаллы.
- •Пластинка λ/4
- •Анализ поляризованного света
- •Искусственная оптическая анизотропия
- •Вращение плоскости поляризации
- •Тепловое излучение и его характеристики
- •Закон кирхгофа
- •Законы стефана — больцмана и смещения вина
- •Получение из ф-лы планка частных законов теплового излучения
- •Температура: радиационная, цветовая, яркостная
- •Вольтамперная характеристика фотоэффекта
- •Законы фотоэффекта и уравнение Эйнштейна
- •Импульс фотона. Давление света
- •Давление света на основе волновой теории
- •Эффект Комптона
- •Единство корпускулярных и волновых свойств света
- •Модели атома по Томсону и Резерфорду
- •Линейчатый спектр атома водорода
- •Постулаты Бора
- •Опыты Франка и Герца
- •Спектр атома водорода по Бору
- •Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества
- •Некоторые свойства волн да Бройля
- •Соотношение неопределенностей
- •Вероятностный подход к отношению микрочастиц
- •Описание микрочастиц с помощью волновой функции
- •Общее уравнение Шредингера
- •Уравнение Шредингера для стационарных состояний
- •61.Движение свободной частицы
- •Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками».
- •Прохождение частицы сквозь потенциальный прогиб.
- •Туннельный эффект
- •Линейный гармонический осциллятор
- •Водородоподобный атом в квантовой механике
- •Квантовые числа
- •Спектр атома водорода
- •70. Спин электрона и спиновое квантовое число
- •71. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучение
- •72. Активные среды и типы лазеров
- •73. Принцип работы твердотельного лазера
- •74. Атомные ядра и их описания
- •75. Дефект масс. Энергия связи ядра
- •76. Ядерные силы и модели ядра
- •77. Радиоактивные излучения и их виды
- •78. Закон радиоактивного распада
- •79. Правило смещения
- •82.Приборы для регистрации
- •83. Ядерные реакции и их классификации
- •84.Позейтрон. Β-распад
К ольца Ньютона.
Кольца Ньютона, являющиеся классическим примером полос равной толщины, наблюдаются при отражении света от воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны.
При наложении отраженных лучей возникают полосы равной толщины, при нормальном падения света имеющие вид концентрических окружностей.
В
отраженном свете оптическая разность
хода при условии, что показатель
преломления воздуха n=1, а i=0,
d—ширина зазора
Выражения для радиусов m-го светлого кольца и m-го темного кольца:
(m=1,2,3,…)
=
(m=0,1,2,…)
Как для полос равного наклона, так и для полос равной толщины положение максимумов зависит от длины волны l0. При наблюдении в белом свете получается совокупность смещенных друг относительно друга полос, образованных лучами разных длин волн, и интерференционная картина приобретает радужную окраску. Следовательно, оптическая разность хода для проходящего и отраженного света отличается на l0/2, т.е. максимумам интерференции в отраженном свете соответствуют минимумы в проходящем, и наоборот.
Применение интерференции.
Явление
интерференции обусловлено волновой
природой света; его количественные
закономерности зависят от длины волны
l0.
Поэтому это явление применяется для
подтверждения волновой природы света
и для измерения длин волн (интерференционная
спектроскопия). Толщину пленки d и
показатели преломления стекла nс и
пленки n можно подобрать так, чтобы
волны, отраженные от обеих поверхностей
пленки, гасили друг друга. Для этого их
амплитуды должны быть равны, а оптическая
разность хода равна
.
Расчет показывает, что амплитуды
отраженных лучей равны, если
Распределение
интенсивности в интерференционной
картине существенно различается;
интерференционные максимумы значительно
уже и ярче, чем при наложении двух
когерентных световых пучков. Так,
результирующая амплитуда световых
колебаний одинаковой амплитуды в
максимумах интенсивности, где сложение
происходит в одинаковой фазе, в N раз
больше, а интенсивность в N2 раз больше,
чем от одного пучка.
Явление
интерференции также применяется в очень
точных измерительных приборах, называемых
интерферометрами. Все интерферометры
основаны на одном и том же принципе и
различаются лишь конструкционно.
Представлена упрощенная схема
интерферометра Майкельсона. Интерферометры
— очень чувствительные оптические
приборы, позволяющие определять
незначительные изменения показателя
преломления прозрачных тел (газов,
жидких и твердых тел) в зависимости от
давления, температуры, примесей и т. д.
Применяя интерферометр, Майкельсон
впервые провел сравнение международного
эталона метра с длиной стандартной
световой волны. С помощью интерферометров
исследовалось также распространение
света в движущихся телах, что привело
к фундаментальным изменениям представлений
о пространстве и времени.
Принцип Гюйгенса Френеля.
Дифракцией - огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути. Благодаря дифракции волны могут попадать в область геометрической тени, огибать препятствия, проникать через небольшие отверстия в экранах и т. д.
Явление
дифракции объясняется с помощью принципа
Гюйгенса, согласно которому каждая
точка, до которой доходит волна, служит
центром вторичных волн, а огибающая
этих волн задает положение волнового
фронта в следующий момент времени.
Из опыта, однако, известно, что предметы,
освещаемые светом, идущим от точечного
источника, дают резкую тень и, следовательно,
лучи не отклоняются от их прямолинейного
распространения. Френель вложил в
принцип Гюйгенса физический смысл,
дополнив его идеей интерференции
вторичных волн.
Принцип Гюйгенса Френеля: световая волна, возбуждаемая каким-либо источником S, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, «излучаемых» фиктивными источниками.
Френель исключил возможность возникновения обратных вторичных волн и предположил, что если между источником и точкой наблюдения находится непрозрачный экран с отверстием, то на поверхности экрана амплитуда вторичных волн равна нулю, а в отверстии — такая же, как при отсутствии экрана. Учет амплитуд и фаз вторичных волн позволяет в каждом конкретном случае найти амплитуду (интенсивность) результирующей волны в любой точке пространства, т. е. определить закономерности распространения света.