Контрольні питання

1. Які рухи називають гармонічними коливаннями?

2. Назвіть фізичні величини, що характеризують гармонічні коливання.

3. Що називається математичним маятником? Пружинним маятником? Запишіть формули для періодів їх коливань.

4. Що називається хвилею, дайте визначення поперечної та повздовжній хвилям?

5. Що таке довжина хвилі?

6. Який діапазон частот звукових хвиль?

7. Які процеси відбуваються в коливальному контурі?

8. Дайте визначення електромагнітним коливанням.

9. Чому вільні електромагнітні коливання в контурі затухають?

10.Від чого залежить період електромагнітних коливань, запишіть формулу Томсона.

11.Поясніть необхідність модулювання та детектування радіосигналів.

12.Назовіть складові частини радіоприймача та їх призначення.

Література

1.Гончаренко С.У. Фізика. Підручник для 11-х кл.середньої загальноосвітньої школи.

К. : Освіта, 2002. .§§ 1-43..

2.Жданов Л. С. , Жданов Г. Л. Фізика для середніх спеціальних навчальних закладів. Підручник.

М., Наука, 1984.§§ 24.1-27.13.

Оптика План

1. Шкала електромагнітних хвиль.

2. Геометрична оптика та її закони.

3. Побудова зображень у дзеркалах та лінзах.

4. Когерентність променів.

5. Інтерференція хвиль.

6. Дифракція світла. Дифракційна решітка.

7. Дисперсія світла.

8. Спектри та їх види.

Оптика - це розділ фізики, який вивчає процеси та явища, пов'язані зі світлом.

Шкала електромагнітних хвиль

Різні електромагнітні хвилі характеризуються величезним діапазо­ном довжин хвиль, від значень у десятки кілометрів до 10^-12 м і менше.

У залежності від властивостей електромагнітних хвиль та способів їх виникнення, весь цей діапазон поділено, мов шкалу, на окремі ділян­ки: радіохвилі; мікрохвилі (або ультракороткі хвилі); інфрачервоні промені; світлові промені (видиме світло); ультрафіолетові промені; рентгенівські промені; гамма-промені. Всі ці ділянки не мають чітких розмежувань, спостерігається їх перекривання, тобто хвилі однако­вих довжин можна одержувати різними способами (наприклад, найбільш довгохвильові інфрачервоні промені можуть не тільки спос­терігатись у спектрі випускання тіл, але й випромінюватись спеціаль­ним коливальним контуром).

Світло

Світловими хвилями (світлом) називають електромагнітні хвилі, дія яких на сітківку ока людини створює зорові відчуття.

Погляд на світло як на хвилі укорінився завдяки Гюйгенсу, Френелю і, особливо, Максвеллу, який довів електромагнітну природу світла. На відміну від звука, світло характеризується дуже вузьким діапазоном: від ≈780 нм (довгохвильова межа червоного світла) до ≈ 400 нм (коротко­хвильова межа фіолетового світла). Оскільки межі діапазону звукових хвиль прийнято характеризувати частотами, наведемо, для порівняння, в частотах і межі світлового діапазону: 3,8*10¹⁴ Гц - 7,5*10¹⁴ Гц.

Геометрична (променева) оптика

Це — розділ оптики, який вивчає процеси поширення світла, виходячи з уявлень про світлові промені.

В однорідних середовищах світло поширюється прямолінійно. Наприклад, якщо між маленьким (точковим) джерелом світла і екраном розташувати не­прозорий предмет, на екрані утворюється чітка тінь цього предмета, що повторює його форму.

Деякий напрям у просторі, вздовж якого поширюється світло — світловий промінь.

Закони відбивання світла

Кут між падаючим променем 1 і нормаллю до відбиваючої ("дзеркаль­ної") поверхні у точці падіння променя називається кутом падіння а, а між відбитим променем 2 і нормаллю — кутом відбивання .

Два закони відбивання:

а) .

б) Промені 1, 2 і нормаль знаходяться в одній і тій же площині.

Закони заломлення світла

Переходячи з одного прозорого середовища в інше прозоре середовище, промінь змінює напрям (заломлюється). Якщо заломлений промінь наближається до нормалі () і навпаки.

Два закони заломлення:

а) Відношення стале для даних двох середовищ. Воно називається відносним показником заломлення другого середовища по відношенню до першого (наприклад, води відносно повітря):

.

б) Промені 1, 3 і нормаль знаходяться в одній і тій же площині.

Абсолютний показник заломлення даного середовища — відношення швидкості світла у вакуумі (або повітрі) до швидкості світла у речовині:

.

Повне внутрішнє відбивання

Якщо перше середовище густіше за друге, то при поступовому збіль­шенні заломлений промінь, "опускаючись", наближається до межі поділу середовищ.

При деякому значенні (критичний або граничний кут) заломлення немає, промінь ковзає вздовж поверхні поділу середовищ (промінь 3).

При >світловий промінь повертається у середовище 1, тобто відбувається тільки відбивання світла всередину першого середовища (без виходу у друге), (а).

Якщо дивитись з води (з точки А), то буде здаватись, що джерело світла (лампа) знаходиться над водою.

На принципі повного відбивання грунтується дія волоконних світловодів — пристроїв, що використовуються у волоконній оптиці (б). Пучок скляних порожнистих волокон з спеціального "оптичного" скла медики можуть вводити людині як зонд для дослідження внутрішніх органів; світловоди знаходять застосування для оптичного зв'язку (між вузлами і блоками обчислювальних машин або замість телефонно-телеграфних ліній).

Побудова зображення предмета у плоскому дзеркалі

Для побудови зображення деякої точки А предмета проводять.до пло­щини дзеркала два довільних промені (у точки В і С), будують рівні кутам падіння ₁ і ₂ кути відбивання ₁ і ₂ і продовжують напрями відбитих променів "за дзеркало". Точка перетину цих уявних продов­жень А' — зображення точки А.

Побудова зображень у лінзах

"Сайрес Сміт скористався двома опуклими скельцями від годинників. На­ливши у скельця води, він стулив їх і, зліпивши краї глиною, одержав по-двійноопукле запалювальне скло. Піймавши в його фокусі потік сонячних променів, він спрямував їх на сухий мох... " (Ж. Верн "Таємничий острів").

Лінза — це прозоре тіло, обмежене з двох боків (або з одного боку) ділянками сферичної поверхні. Лінзи бувають: подвійноопуклі, подвійноувігнуті, плоско-опуклі, плоско-увігнуті. Геометричний центр лінзи (її центр тяжіння) називається оптичним центром лінзи О. "Будь-яка пряма, проведена через О, — оптична вісь. Та з оптичних осей, яка проходить через центри обмежуючих лінзу поверхонь — головна. Точка, в якій сходяться падаючі на опуклу лінзу світлові промені, паралельні головній оптичній осі, — головний фокус F. Отже, опуклі лінзи — збиральні. Відстань між Г і О називається фокусною відстанню лінзи і позначається буквою F.

У випадку увігнутої лінзи головний фокус — точка перетину уявних продовжень розсіяних лінзою променів.

Рекомендовані засоби побудови зображень у лінзах:

Від протилежних крайніх точок А і В предмета провести по 2 промені:

а) паралельно головній оптичній осі;

б) через оптичний центр. Перший промінь, заломлюючись, йде через фокус, другий — не змінює напряму. Точка їх перетину — зображення світної точки предмета.

Відстань предмет-лінза позначають d (зручно запам'ятати: у слові "пред­мет" є буква "д"); відстань зображення-лінза позначають .

Якщо предмет далеко від подвійноопуклої лінзи (d > 2F, де 2F — подвійна фокусна відстань), зображення одержується дійсне (з проти­лежного по відношенню до предмета боку лінзи), зменшене і обернене. Змінюючи відстань d по відношенню до відстаней 2F і F, можна варію­вати зображення кількісно і якісно.

1) d>2F; 2) d =2F; 3) 2F> d >F; 4) d = F; 5) d <F.

У випадку (4) зображення не утворюється (промені, що проходять крізь лінзу, паралельні). Зображення може одержуватись: дійсне (випадки 1, 2, 3) або уявне (випадок 5); збільшене (3, 5) або зменшене (1); пряме (5) або обернене (1, 2, 3).

Зображення, що його дає увігнута лінза, завжди: уявне, зменшене, пряме

Подвійноопукла лінза за оптичними властивостями аналогічна двом тригранним призмам, складеним основами, а подвійноувігнута — скла­деним вершинами.

Формула тонкої збиральної лінзи:

(у випадку розсіювальної лінзи F від'ємна).

— оптична сила лінзи.

[D] = дптр (діоптрія) = м^-1.

D_зб>0; D_роз<0.