3. Оптика и строение атома

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

Интерференция света

● Скорость света в среде

где с=3∙10⁸ м/с – скорость распространения света в вакууме; n – абсолютный показатель преломления среды.

● Разность фаз двух когерентных волн

,

где ∆ = L₂ – L₁ - оптическая разность хода двух световых волн; L = sn – оптическая длина пути (s – геометрическая длина пути световой волны в среде; n – показатель преломления этой среды); λ₀ – длина волны в вакууме.

● Условие интерференционных максимумов

∆ = ± m λ₀ (m = 0, 1, 2,3, …).

● Условие интерференционных минимумов

.

● Ширина интерференционной полосы

,

где d – расстояние между двумя когерентными источниками, находящимися на расстоянии l от экрана, параллельного линии, соединяющей источники, при условии l » d.

● Условия максимумов и минимумов при интерференции света, отраженного от верхней и нижней поверхностей тонкой плоско-параллельной пленки, находящейся в воздухе (n₀ = 1),

,

где d – толщина пленки; n – ее показатель преломления; i - угол падения. В общем случае член обусловлен потерей полуволны при отражении света от более плотной среды.

● Радиусы светлых колец Ньютона в отраженном свете (или темных в проходящем свете)

,

где m – номер кольца; R - радиус кривизны линзы.

● Радиусы темных колец Ньютона в отраженном свете (или светлых в проходящем свете)

Дифракция света

● Радиус внешней границы m – й зоны Френеля для сферической волны

,

где m – номер зоны Френеля; λ – длина волны, a и b – соответственно расстояния до волновой поверхности (разбиваемой на зоны) от точечного источника и от экрана, на котором дифракционная картина наблюдается.

● Условия дифракционных минимумов от одной щели, на которую свет падает нормально:

,

где a – ширина щели; φ – угол дифракции; m – порядок спектра; λ – длина волны.

● Условия главных максимумов дифракционной решетки, на которую свет падает нормально:

;

где d – период дифракционной решетки ,

где N₀ – число щелей, приходящихся на единицу длины решетки.

● Угловая дисперсия дифракционной решетки

.

● Разрешающая способность дифракционной решетки

,

где λ, (λ + δλ) длины волн двух соседних спектральных линий, разрешаемых решеткой; m – порядок спектра; N – общее число штрихов решетки.

● Условие дифракционных максимумов от кристаллической решетки (формула Вульфа – Брэггов)

,

где d – расстояние между атомными плоскостями кристалла; θ - угол сколь-жения.

Поляризация света

● Степень поляризации света

,

где - соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором.

● Закон Малюса

,

где I – интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через анализатор; I₀ - интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор; α – угол между плоскостью поляризации света и оптической осью поляризатора.

● Закон Брюстера

где - угол падения, при котором отраженный от диэлектрика луч является полностью поляризованным; - относительный показатель преломления.

● Оптическая разность хода взаимно перпендикулярно составляющих плоскополяризованного света для пластинки в четверть длины волны

,

где знак плюс соответствует отрицательным кристаллам, минус – положительным; λ₀ – длина волны в вакууме.

● Угол поворота плоскости поляризации:

для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей

;

для оптически активных растворов

,

где d – длина пути, пройденного светом в оптически активном веществе; - удельное вращение; С – массовая концентрация оптически активного вещества в растворе.