Ответы к экзамену 4 семестр Мухачева Т. Л

1.Основные законы геометрической оптики (оптика определение; геометрическая оптика; законы прямолинейного распространения света, независимости световых пучков, отражения, преломления; полное внутреннее отражение; отклонение лучей призмой)

Оптика – раздел физики, в котором изучается распространение и взаимодействие с веществом световых электромагнитных волн.

Геометрическая оптика – раздел оптики, в котором изучаются законы распространения света на основе представления о световых лучах.

Законы геометрической оптики:

Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно

Закон независимости световых пучков: эффект, производимый отдельным световым пучком, не зависит от того, действуют ли другие световые пучки или они устранены

Закон отражения: отражённый луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром, проведённым к границе 2 сред к точке падения луча.

Угол падения = углу отражения

Закон преломления: падающий луч лежит в одной плоскости с преломлённым лучом и перпендикуляром к границе раздела сред. При чём справедливо соотношение

1 sin = 2 sin

Явление полного внутреннего отражения при углах больших, чем предельный угол, свет полностью отражается в первую среду и не испытывает преломление. При чём интенсивность падающего и отражённого лучей будут одинаковы.

2. Линзы. Основные элементы линзы. Построение изображения в рассеивающей и собирающей линзе.

Линзы – прозрачные тела, ограниченные двумя поверхностями, преломляющие лучи, способные сформировать изображение предмета.

3. Волновая оптика. Принцип Гюйгенса. Вывод законов отражения и преломления из принципа Гюйгенса

Волновая оптика – раздел оптики, изучающий совокупность явлений, в которых проявляется волновая природа света.

Волновой фронт— это место, которое служит центром появления ещё волн, в котором колебания, обусловленные распространением волны, происходят в одной и той же фазе

– циклически, пока волна не потеряет энергию. Это если нужно объяснить Принцип

Гюйгенса.

4. Когерентность. (Временная и пространственная когерентность. Волновой цуг. Время, длина и радиус когерентности.) Интерференция света. (Оптическая длина пути и разность хода световых волн. Условия минимумов и максимумов интерференции. Получение когерентных световых пучков. Интерференционная картина от двух когерентных источников. Интерференция от плоскопараллельной пластинки.)

Когерентность — согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных и волновых процессовю

Пространственная когерентность — когерентность колебаний,

которые совершаются в один и тот же момент времени в разных

точках плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Временная когерентность – колебания совершаются в одной и той же точке пространства. Когерентность определяется степенью монохроматических волн.

Интерференция свет – это частный случай интерференции волн, заключающийся в пространственном, перераспределении энергии светового излучения при суперпозиции когерентных электромагнитных волн.

Условие интервенционных минимумов и максимумов:

Условие максимума: – оптическая разность хода равно целому числу длин волн.

Условие минимума – оптическая разность хода равна нечетному числу полуволн. Расстояние между интерференционными полосами равно

ширине интерференционных полос и равно.

Получение когерентных источников делением волнового фронта:

Реальные источники света не когерентны, поэтому для наблюдения интерференции необходим свет от одного источника, который надо разделить на два или более пучков, а затем свести их вместе.

Время когерентности - это интервал времени, в течение которого фазы двух когерентных волн остаются согласованными или коррелированными.

Длина когерентности - это расстояние, на котором фазы двух когерентных волн остаются согласованными.

Радиус когерентности - это расстояние от источника света, на котором интенсивность света волн имеет корреляцию с фазой на уровне, определяемом критерием когерентности

Оптическая длина пути - это физическая величина, определяемая как произведение показателя преломления среды на геометрическую длину пути, которую свет пройдет в этой среде. Оптическая длина пути определяет фазу световой волны.

Разность хода световых волн - это разница в оптической длине пути между двумя интерферирующими волнами.

Интерференция от плоскопараллельной пластинки возникает из-за разности хода световых волн, проходящих через разные толщины пластинки. Это приводит к изменению фаз и созданию интерференционной картинки с яркими и темными полосами, называемыми интерференционными полосами.

5. Дифракция света (Определение; Принцип Гюйгенса-Френеля; зоны Френеля; дифракция Фраунгофера на щели; дифракционный спектр; дифракция на двух щелях; дифракционная решётка).