1.Волновая природа света. Уравнение электромагнитных волн. Скорость распространения электромагнитных волн. Длина волны, частота. Волновая теория основывается на принципе Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих воли дает положение волнового фронта в следующий момент времени.Электромагнитными волнами называют возмущения электромагнитного поля (т.е. переменное электромагнитное поле), распространяющееся в пространстве. Основные характеристики этих волн: λ — длина волны, ν — частота, Т — период, скорость, радио.ур-ие эл-магн. волн

2.Свет и цвет. Видимый свет.Шкала электромагнитных волн (слева—направо): гамма-излучение, рентгеновское излучение, УФ, ≈380—760 нм видимый свет, 0,8 мкм—5*10-4 ИК

3.Основные законы геометрической оптики. Принцип Ферма.

Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно.Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения γ равен углу падения α.Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред и равна Принцип Ферма: действительный путь распространения света (траектория светового луча) есть путь, для прохождения которого свету требуется минимальное время. Величина, равная произведению длине геометрического пути на показатель преломления среды называется оптической длиной пути.

4.Закон преломления. Полное внутреннее отражение.Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред.При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную n2 < n1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать явление полного отражения, то есть исчезновение преломленного луча. Это явление наблюдается при углах падения, превышающих некоторый критический угол αпр, который называется предельным углом полного внутреннего отражения. Для угла падения α = αпр sin β = 1 значение sin αпр = n2 / n1 < 1. Если второй средой является воздух (n2 ≈ 1), то формулу удобно переписать в виде sin αпр = 1 / n, где n = n1 > 1 — абсолютный показатель преломления первой среды.

5.Тонкая линза. Построение изображение тонкой линзой.Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если толщина самой линзы мала по сравнению с радиусами кривизны сферических поверхностей, то линзу называют тонкой.Линзы входят в состав практически всех оптических приборов. Линзы бывают собирающими и рассеивающими. Собирающая линза в середине толще, чем у краев, рассеивающая линза, наоборот, в средней части тоньше.(построение)

6.Аберрации линз.Искажения, возникающие при формировании изображения, называются аберрациями. Главные из них – сферическая и хроматическая аберрации. Сферическая аберрация проявляется в том, что в случае широких световых пучков лучи, далекие от оптической оси, пересекают ее не в фокусе. Формула тонкой линзы справедлива только для лучей, близких к оптической оси. Изображение удаленного точечного источника, создаваемое широким пучком лучей, преломленных линзой, оказывается размытым. Хроматическая аберрация возникает вследствие того, что показатель преломления материала линзы зависит от длины волны света λ. Это свойство прозрачных сред называется дисперсией. Фокусное расстояние линзы оказывается различным для света с разными длинами волн, что приводит к размытию изображения.

7. Основные фотометрические величины – световой поток, освещенность, сила света. Единицы измерения.

Световой поток Ф определяется как мощность оптического излучения по вызываемому им световому ощущению (по его действию на селективный приемник света с заданной спектральной чувствительностью).

Единица светового потока — люмен (лм): 1 лм — световой поток, испускаемый точечным источником силой света в 1 кд внутри телесного угла в 1 ср (при равномерности поля излучения внутри телесного угла) (1 лм = 1 кд ср).

Светимость R определяется соотношением

Единица светимости — люмен на метр в квадрате (лм/м2).

Яркость Всветящейся поверхности в некотором направлении есть величина, равная отношению силы света I в этом направлении к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению:

Единица яркости — кандела на метр в квадрате (кд/м2).

Освещенность Е — величина, равная отношению светового потока Ф, падающего на поверхность, к площади S этой поверхности:

Единила освещенности — люкс (лк): 1 лк — освещенность поверхности, на 1 м2 которой падает световой поток в 1 лм (1 лк= 1 лм/м2). Энергетическая сила света (сила излучения)

Единица энергетической силы света — ватт на стерадиан (Вт/ср).

8.Волновой цуг. Длина когерентности, время когерентности. Естественный свет и поляризованный свет. Степень поляризации света.Прерывистое излучение света атомами в виде отдельных коротких импульсов называется волновым цугом. Средняя продолжительность одного цуга ког называется временем когерентности. За это время волна распространяется в вакууме на расстояние lког =ског, называемое длиной когерентности

Степенью поляризации называется величина

Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора Е (и, следовательно, Н) называется естественным.Свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, называется поляризованным.

9. Поляроиды и их применение. Закон Малюса. Дихроичиые кристаллы приобрели еще более важное значение в связи с изобретением поляроидов. Примером поляроида может служить тонкая пленка из целлулоида, в которую вкраплены кристаллики герапатита.Степень поляризации в них сильнее зависит от , чем в призмах. Кроме того, их меньшая по сравнению с призмами прозрачность (приблизительно 30%) в сочетании с небольшой термостойкостью не позволяет использовать поляроиды в мощных световых потоках. Поляроиды применяются, например, для защиты от ослепляющего действия солнечных лучей и фар встречного автотранспорта. . Если на пути луча поставить вторую пластинку турмалина T2 и вращать ее вокруг направления луча, то интенсивность света, прошедшего через пластинки, меняется в зависимости от угла к между оптическими осями кристаллов по закону Малюса где Io и I-интенсивности света,падающего на второй кристалл и вышедший из него.

10.Явлениедвойного лучепреломления-раздваивания каждого падающего на них светового пучка. Если на толстый кристалл исландского шпата направить узкий пучок света, то из кристалла выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу (рис. 277). Даже в том случае, когда первичный пучок падает на кристалл нормально, преломленный пучок разделяется на два, причем один из них является продолжением первичного, а второй отклоняется (рис. 278). Второй из этих лучей получилназваниенеобыкновенного, а первый — обыкновенного.

11. Эффект Керра. Вращение плоскости поляризации. Керра эффект, явление, возникновение двойного лучепреломления в оптически изотропных веществах, например жидкостях и газах, под воздействием однородного электрического, называемые оптически активными, обладают способностью вращать плоскость поляризации. Опыт показывает, что угол поворота плоскости поляризации для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей: для оптически активных растворов: где d — расстояние, пройденное светом в оптически активном веществе, ([]) — так называемое удельное вращение, численно равное углу поворота плоскости поляризации света слоем оптически активного вещества единичной толщины (единичной концентрации — для растворов), С — массовая концентрация оптически активного вещества в растворе, кг/м3. Удельное вращение зависит от природы вещества, температуры и длины волны света в вакууме.

12. Явление интерференции света. Оптическая разность хода и разность фаз. Условия усиления и ослабления интенсивности света.При наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн происходит пространственное перераспределение светового потока, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других — минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией света. Разность фаз колебаний, возбуждаемых волнами в точке М, равна

= L2 – L1 — разность оптических длин проходимых волнами путей — называется оптической разностью хода. Если оптическая разность хода равна целому числу длин волн в вакууме

то = ±2т, и колебания, возбуждаемые в точке М обеими волнами, будут происходить в одинаковой фазе. Следовательно,является условием интерференционного максимума.

Если оптическая разность хода то = ±2(т+1), и колебания, возбуждаемые в точке М обеими волнами, будут происходить в противофазе. Следовательно, является условием интерференционного минимума.

13. Интерференционный опыт Юнга. Ширина интерференционной полосы.В опыте Юнга свет от источника, в качестве которого служила узкая щель S, падал на экран с двумя близко расположенными щелями S1 и S2. Проходя через каждую из щелей, световой пучок уширялся вследствие дифракции, поэтому на белом экране Э световые пучки, прошедшие через щели S1 и S2, перекрывались. В области перекрытия световых пучков наблюдалась интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос. Юнг был первым, кто понял, что нельзя наблюдать интерференцию при сложении волн от двух независимых источников. Поэтому в его опыте щели S1 и S2, которые можно рассматривать в соответствии с принципом Гюйгенса как источники вторичных волн, освещались светом одного источника S. При симметричном расположении щелей вторичные волны, испускаемые источниками S1 и S2, находятся в фазе, но эти волны проходят до точки наблюдения P разные расстояния r1 и r2. Следовательно, фазы колебаний, создаваемых волнами от источников S1 и S2 в точке P, вообще говоря, различны. Таким образом, задача об интерференции волн сводится к задаче о сложении колебаний одной и той же частоты, но с разными фазами. Утверждение о том, что волны от источников S1 и S2 распространяются независимо друг от друга, а в точке наблюдения они просто складываются, является опытным фактом и носит название принципа суперпозиции.