Астраханский Государственный Университет

Проект на тему

«Дополнить подбор опытов к краткому курсу к разделам «Оптика и Атомная физика»»

2014 год

Глава 1 3

Геометрическая оптика. 3

Лекция 1. Законы отражения и преломления света. 3

Лекция 2. Построение изображений в сферических зеркалах. 6

Лекция 3. Простые оптические приборы. 9

Глава 2 16

Волновая оптика. 16

Лекция 4. Интерференция света. 16

Лекция 5. Дифракция света. 19

Лекция 6. Поляризация света. 21

Лекция 7. Дисперсия света. 26

Глава 3 28

Квантовая оптика. 28

Лекция 8. Тепловое излучение. 28

Лекция 9. Фотоны. Давление света. 38

Лекция 10. Фотоэффект. 41

Лекция 11. Рентгеновское излучение. Формула Вульфа Брэгга. 45

Глава 4 48

Атомная физика. 48

Лекция 12. Эксперименты, лёгшие в основу атомизма. 48

Лекция 13. Естественная радиоактивность. 58

Лекция 14. Строение атома. Модель Томсона. 68

Лекция 15. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома. Атом Бора. Модель Бора и гипотеза де Бройля. Релятивистское обобщение модели Бора. 73

Лекция 16. Корпускулярно-волновой дуализм. Волновой пакет. Соотношения неопределенностей. 81

Лекция 17. Нестационарное уравнение Шредингера. Релятивистское волновое уравнение. Волновая функция и ее физический смысл. 89

Лекция 18. Периодическая система элементов Менделеева. 94

Лекция 19. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. 97

Лекция 20. Цепная и термоядерная реакция. Дефект масс. 103

Лекция 21. Атомная и термоядерная энергетика. 106

Лекция 22. Элементарные частицы. Их классификация. 108

Глава 1 Геометрическая оптика.

1. Законы отражения и преломления света.

2. Построения изображений в зеркалах и линзах.

3. Простые оптические приборы.

Лекция 1. Законы отражения и преломления света.

1. закон прямолинейного распро­странения света;

2. закон независимости световых лучей;

3. закон отражения света;

4. закон преломления света.

Рассмотрим ряд опытов, иллюстрирующих законы отражения и преломления света.

Опыт 1.1 Прямолинейное распространение света.

Оборудование

1. Источник света.

2. Экран

3. Три одинаковых листа картона с отверстием расположенным в середине.

Рис 1. 1

Ход работы

1. Расположим источник света и экран таким образом, чтобы на экране появилось пятно света, при этом отверстия на листах картона должны располагаться на одной прямой.

2. Сдвинем в сторону один из листов. Отверстия больше не будут находиться на одной прямой, и свет не достигнет экрана.

Вывод: таким образом, пятно света на экране исчезнет. Это свидетельствует о том, что свет распространяется прямолинейно.

Опыт 1.2 Закон отражения света.

Оборудование:

1. Источник света

2. Лимб с нанесёнными делениями

3. Зеркало

Рис 1. 2

Ход работы:

1. Направим луч в центр лимба на зеркало, наблюдаем, что угол падения равен углу отражения.

2. Уменьшим угол падения, убедимся, что угол отражения так же уменьшился.

Выводы: При выполнении опыта, подтверждается закон отражения света: угол падения равен углу отражения.

Опыт 1.3 Закон преломления света.

Оборудование:

1. Источник света

2. Лимб с нанесёнными делениями

3. Полуцилиндр из оптически более плотной среды.

Рис 1. 3

Ход работы:

1. Измерим угол падения.

2. Измерим угол преломления

Выводы: Исходя из опыта, можно сделать вывод, что зная угол падения и угол преломления, можно найти показатель преломления среды.

Таким образом, можно сказать, что в однородной среде свет распространяется прямоли­нейно. Это вытекает из того, что непрозрачные предметы при освещении их источниками малых размеров дают тени с резко очерченными границами. Закон прямолиней­ного распространения является приближенным; при про­хождении света через очень малые отверстия наблюда­ются отклонения от прямолинейности, тем большие, чем меньше отверстие.

При прохождении света через границу двух прозрачных веществ падающий луч разделяется на два — отраженный и преломленный (рис. 1.2). Направления этих лучей определяются законами отражения и преломления света.

Закон отражения света гласит, что отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения. Угол отражения равен углу падения.

Закон преломления света формулируется следующим образом: преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных веществ:

Величина называется относительным по­казателем преломления второго вещества по отношению к первому.

Рис 1. 4

Показатель преломления вещества по отношению к пустоте называется абсолютным показателем преломления (или просто показателем пре­ломления) данного вещества. Вещество с большим показателем преломления называется оптически бо­лее плотным.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плот­ную луч удаляется от нормали к поверхности. Увеличе­ние угла падения α сопрово­ждается более быстрым ростом угла преломления γ и по дости­жении углом α значения

(1.2)

угол β становится равным . Величина (1.2) называется предельным углом. Энергия, которую несет с собой падающий луч, рас­пределяется между отраженным и преломленным луча­ми. По мере увеличения угла падения интенсивность от­раженного луча растет, интенсивность же преломленного луча убывает, обращаясь в нуль при предельном угле.

При углах падения, заключенных в пределах от до , свет во вторую среду не проникает, интенсивность отраженного луча равна интенсивности падающего. Это явление называется полным внутренним отражением