13) Принцип Гюйгенса — Френеля — основной постулат волновой теории, описывающий и объясняющий механизм распространения волн, в частности, световых.

Принцип Гюйгенса является развитием принципа, который ввёл Христиан Гюйгенс в 1678 году: каждая точка фронта (поверхности, достигнутой волной) является вторичным (т.е. новым) источникомсферических волн. Огибающая фронтов волн всех вторичных источников становится фронтом волны в следующий момент времени.

Принцип Гюйгенса объясняет распространение волн, согласующееся с законами геометрической оптики, но не может объяснить явлений дифракции. Огюстен Жан Френель в 1815 году дополнил принцип Гюйгенса, введя представления о когерентности и интерференции элементарных волн, что позволило рассматривать на основе принципа Гюйгенса — Френеля и дифракционные явления.

15) 3-й закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света   (или максимальная длина волны λ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если  , то фотоэффект уже не происходит.

17) Согласно принципу Гюйгенса каждая точка среды, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных волн.  Для механических волн принцип Гюйгенса имеет наглядное истолкование: частицы среды, до которых доходят колебания, в свою очередь, колеблясь, приводят в движение соседние частицы среды, с которыми они взаимодействуют.

24) Серия Брэккета — спектральная серия в спектре атома водорода, названная в честь американского физика Фредерика Брэккета, открывшего эту серию в 1922 году. Данная серия образуется при переходах электронов с возбужденных энергетических уровней на четвёртый в спектре излучения и с четвёртого уровня на все вышележащие уровни при поглощении. Переход с пятого энергетического уровня на четвёртый обозначается греческой буквой α, с 6-го на 4-й — β и т. д. Для обозначения самой серии используется латинская буква B. Таким образом, полное обозначение спектральной линии, возникающей при переходе электрона с пятого уровня на четвёртый — B_α (произносится Брэккет альфа).

Формула Ридберга для серии Брэккета выглядит следующим образом:

Где n — главное квантовое число — натуральное число большее 4.

Все линии серии Брэккета расположены в далёком инфракрасном диапазоне.

25) Серия Пфунда — спектральная серия в спектре атома водорода, названная в честь американского физика Августа Пфунда, открывшего эту серию в 1924 году. Данная серия образуется при переходах электронов с возбужденных энергетических уровней на пятый в спектре излучения и с пятого уровня на все вышележащие уровни при поглощении. Переход с шестого энергетического уровня на пятый обозначается греческой буквой α, с 7-го на 5-й — β и т. д. Для обозначения самой серии используются латинские буквы Pf. Таким образом, полное обозначение спектральной линии, возникающей при переходе электрона с шестого уровня на пятый — Pf_α (произносится Пфунд альфа).

Формула Ридберга для серии Пфунда выглядит следующим образом:

Где n — главное квантовое число — натуральное число большее 5.

Все линии серии Пфунда расположены в далеком инфракрасном диапазоне.

3) Формулювання 1-го закону фотоефекту: кількість електронів, що вириваються світлом з поверхні металу за одиницю часу на даній частоті, прямо пропорційно світловому потоку, що висвітлює метал.

9) Згідно 2-му закону фотоефекту, максимальна кінетична енергія вириті світлом електронів лінійно зростає з частотою світла і не залежить від його інтенсивності.

11) Інтерференція світла — перерозподіл інтенсивності світла в результаті накладення (суперпозиції) декількох світлових хвиль. 

12) Дифракція світла, явища, що спостерігаються при поширенні світла мимо різких країв непрозорих або прозорих тіл, крізь вузькі отвори.

20) Різни́ця хо́ду (Path difference) - це різниця шляхів променів від двох джерел хвиль (світла, наприклад) до довільної точки на інтерференційному полі (екрані).

4) Поляризатор (поляризаційний фільтр) - це оптичний фільтр, що пропускає певну поляризацію електромагнітних хвиль, в т.ч. - світла. За способом поляризації і будовою поляризаційної решітки розрізняють лінійні («linear») та циркулярні («circular») поляризатори.

5) Закон зміщення Віна дає залежність довжини хвилі, на якій потік випромінювання енергії чорного тіла сягає свого максимуму, від температури чорного тіла.

Загальний вигляд закону зміщення Віна

де T — температура в кельвінах, а   — довжина хвилі з максимальною інтенсивністю у метрах. Слід зазначити, що коефіцієнт у даній формулі має при цьому розмірність [ м* К].

6.ПЕРШЕ РІВНЯННЯ МАКСВЕЛЛА.Це узагальнення закону електромагнітної індукції для замкнутого провідникового нерухомого контуру в змінному магнітному полі.

7. Обертання площини поляризації. Воно полягає у тому, що при проходженні монохроматичного лінійно поляризованого світла через деякі речовини обертається площина його поляризації. Це явище було виявлено для значної кількості речовин, які перебувають у різних агрегатних станах. Такі речовини називають природно оптично активними

кут обертання площини поляризації для оптично активних кристалів і чистих рідин дорівнює φ = αd,

для оптично активних розчинів φ = [α]Cd, (37)

де α([α]) – так зване питоме обертання, яке чисельно дорівнює куту оберту площини поляризації світла шаром оптично активної речовини одиничної товщини (для розчинів – одиничної концентрації); С – об’ємно-вагова концентрація оптично активної речовини в розчині, кг/м3; d – товщина шару оптично активної речовини, який пройдений світлом.

14. Закон Релея-Джинса — формула, що описує частотну та температурну залежності інтенсивності рівноважного випромінювання абсолютно чорного тіла при малих частотах (великих довжинах хвиль).

,

де   — енергія випромінювання в спектральному проміжку між частотами   та  , c — швидкість світла,   — стала Больцмана, T — температура.

Інша форма запису (через довжини хвилі):

,

де   — енергія випромінювання в проміжку довжин хвилі від   до  .

Формулу отримали в 1905 англійські фізики Джон Вільям Релей та Джеймс Гопвуд Джинс, виходячи з класичних міркувань. Вона добре описує спектр випромінювання абсолютно чорного тіла при малих частотах, однак передбачає невпинне зростання інтенсивності із збільшенням частоти, що отримало назву ультрафіолетової катастрофи. Розв'язок проблеми ультрафіолетової катастрофи привів Макса Планка до гіпотези випромінювання світла квантами, що було першим кроком до побудови квантової механіки.

Для отримання фомули Релей та Джонс виходили з припущення, що в стані, коли випромінювання перебуває в термодинамічній рівновазі з тілом, на кожну моду випромінювання припадає енергія  , за законом про рівномірний розподіл енергії.

22. Закон Брюстера - закон оптики, що виражає зв'язок показника заломлення з таким кутом, при якому світло, відбите від межі розділу, буде повністю поляризованим у площині, перпендикулярній площині падіння, а заломлений промінь частково поляризується в площині падіння, причому поляризація переломленого променя досягає найбільшого значення. Легко встановити, що в цьому випадку відбитий і заломлений промені взаємно перпендикулярні. Відповідний кут називається кутом Брюстера.

Це явище оптики названо по імені шотландського фізика Девіда Брюстера, що відкрив його в 1815 році.

Закон Брюстера: tg(θ_Br)=n₂₁, де n₂₁- показник заломлення другого середовища відносно першого, θ_Br - кут падіння ( кут Брюстера).

где   — показатель преломления второй среды относительно первой, а   — угол падения (угол Брюстера).

24. Подві́йне променезало́млення^[1], двопроменезала́м, подві́йний променезала́м^[2], бірефракція — явище поширення в анізотропному середовищі електромагнітних хвиль з однаковою частотою, але різною довжиною хвилі й швидкістю.

Подвійне променезаломлення зазвичай проявляється в розщепленні світлового променя на два на межі розділу ізотропного й анізотропного середовища. Саме цьому розщепленню явище завдячує своєю назвою.

Дві хвилі з різними довжинами мають також різну поляризацію.

Подвійне променезаломлення можна спостерігати й для матеріалів, ізотропних у звичайних умовах, якщо створити в них наведену анізотропію, наприклад, при одновісній деформації або в зовнішньому магнітному полі

27. Вектор Пойнтинга (также вектор Умова — Пойнтинга) — вектор плотности потока энергии электромагнитного поля, одна из компонент тензора энергии-импульса электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга S можно определить через векторное произведение двух векторов:

 (в системе СГС),

 (в СИ),

где E и H — векторы напряжённости электрического и магнитного полей соответственно.

2 Уровень

8. Закон Стефана — Больцмана — закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона:

Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:

где   - степень черноты (для всех веществ  , для абсолютно черного тела  ). При помощи закона Планка для излучения, постоянную   можно определить как

где   — постоянная Планка,   — постоянная Больцмана,   — скорость света.

Численное значение   Дж·с⁻¹·м⁻² · К⁻⁴.

9. Второй закон Вина :

 

 

где Uv — плотность энергии излучения

v— частота излучения

T — температура излучающего тела

C1,C2 — константы.

Из графика видно, что с увеличением длины волны спектральная плотность энергетической светимости (е) возрастает, достигая отчетливо выраженного максимума, а потом уменьшается.

С повышением температуры максимум излучения смещается в сторону более коротких волн.

12. Если на анализатор падает поляризованный луч, плоскость поляризации которого составляет угол  с плоскостью поляризации анализатора, то интенсивность прошедшего сквозь анализатора луча определяет закон Малюса.

,

где Io - интенсивность луча, прошедшего анализатор и поляризатор, когда их плоскости поляризации параллельны; I - интенсивность луча, выходящего из анализатора, без учета потерь в анализаторе в результате поглощения и рассеяния света.

18. Поляризація-це орієнтованість коливань світлової хвилі у просторі.

Світло, яке випромінюється окремим атомом чи молекулою, завждиполяризоване

Макроскопічні джерела світла містять величезну кількість атомів, що випромінюють світло. При цьому просторові орієнтації векторів Е і моменти актів

випромінювання світла окремими частинками у більшості випадків розподілені хаотично. Таким чином,у загальному випадку напрямок Е в кожний момент часу є

непередбачуваним. Таке випромінювання називають неполяризованим, або природнім світлом.

Види поляризації

Світло називається повністю поляризованим , коли дві взаємно перпендикулярні компоненти (проекції) вектора світлового пучка виконують коливання зі сталою у часі різницею фаз. Проекційна картина повністю поляризованого світла у загальному випадку має вигляд еліпса з правимабо лівим напрямком обертання вектора у часі. Таке світло називається еліптично поляризованим.

Найбільш цікавими є граничні випадки еліптичної поляризації – лінійна (плоска),

коли еліпс поляризації вироджується у відрізок прямої лінії, та циркулярна (або колова) поляризація, коли еліпс поляризації є колом. У першому випадку світло називають лінійно поляризованим ,а у другому – циркулярно поляризованим

2) Третье уравнение Максвелла определяет источники электрического поля. Физический смысл этого уравнения состоит в том, что электрическое поле в некоторой области пространства связано с электрическим зарядом внутри этой поверхности.

Исходным для этого уравнения является уравнение Гаусса, которое говорит о том, что поток вектора   через замкнутую поверхность S равен заряду Q, заключенному в данной поверхности:

где ρ – объемная плотность заряда.

Подставим 1.24 в 1.23, получим

16) Условие Вульфа — Брэгга определяет направление максимумов дифракции упруго рассеянного на кристалле рентгеновского излучения. Выведено в 1913 независимо У. Л. Брэггом и Г. В. Вульфом. Имеет вид:

где d — межплоскостное расстояние, θ — угол скольжения (брэгговский угол), n — порядок дифракционного максимума, λ — длина волны.

19) Поглинальна здатність тіла (a _n ), доля, що поглинається тілом, падаючого на нього монохроматичного потоку випромінювання частоти n. Відрізняється від поглинання коефіцієнта (хоча часто називається так) тим, що відноситься лише до випромінювання однієї певної частоти; коефіцієнт поглинання представляє собою інтеграл від П. с. по всіх частотах, присутніх в опромінюючому потоці. П. с. для теплового випромінювання залежить не лише від частоти (або довжини хвилі) випромінювання, але і від температури тіла Т, тобто а = а(n, Т )= a * (l, Т ) . Див. також Кирхгофа закон випромінювання .Поглинання світла .

26) Формула Планка — выражение для спектральной плотности мощности излучения (Спектральной Плотности Энергетической Светимости) абсолютно чёрного тела, которое было получено Максом Планком. Для плотности энергии излучения  : 

З уровень