- •Ярославский государственный университет
- •2. Геометрическая (лучевая) оптика
- •3. Законы отражения и преломления света
- •4. Явление полного внутреннего отражения
- •1. Линзы. Ход лучей и построение изображений
- •2. Аберрации (погрешности) линз
- •3. Устройство и ход лучей в микроскопе
- •1. Волновые явления. Принцип Гюйгенса
- •2. Интерференция света
- •3. Дифракция света на круглом отверстии. Зоны Френеля
- •4. Дифракция Фраунгофера от щели
- •5. Дифракционная решетка
- •6. Дисперсия света
- •7. Поглощение света
- •1. Поляризованный свет
- •2. Методы получения поляризованного света
- •3. Явление вращения плоскости поляризации
- •Квантовая оптика
- •1. Тепловое излучение
- •2. Формулы Рэлея-Джинса и Планка
- •1. Фотоэффект
- •2. Тормозное рентгеновское излучение
- •3. Опыт Боте. Фотоны. Давление света
- •4. Эффект Комптона
- •6. Фотолюминесценция
- •Квантовая физика и физика атома
- •1. Модели атома
- •1.1. Закономерности атомных спектров
- •1.2. Модель атома Томсона
- •1.3. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома
- •1.4. Постулаты Бора. Опыт Франка-Герца
- •Элементарная боровская теория атома водорода
- •1. Гипотеза де-Бройля. Волновые свойства вещества
- •2. Уравнение Шредингера
- •3. Квантово-механическое описание движения микрочастиц
- •4. Свойства волновой функции. Квантование
- •5. Частица в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме. Прохождение частиц через потенциальный барьер
- •6. Прохождение частицы через барьер
- •Квантово механическая теория атома водорода
- •Ядерная физики и физика элементарных частиц
- •1. Состав и характеристика атомного ядра
- •2. Масса и энергия связи ядра
- •3. Природа ядерных сил
- •4. Радиактивность
- •5. Ядерные реакции
- •Фундаментальные взаимодействия и элементарные частицы
Ярославский государственный университет
им. П.Г.Демидова
Физический факультет
Кафедра общей и экспериментальной физики
М.Н.Преображенский
КОНСПЕКТ
лекций по физике у биологов
ОПТИКА.
АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
Ярославль 2009
ОСНОВЫ ОПТИКИ, АТОМНОЙ И ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ
Лекция 1
1. Введение
Свет представляет собой электромагнитные волны с длиной волны 0,4…0,76 мкм или частотой (0,39…0,75) 1015 Гц и как это видно, на шкале электромагнитных волн занимает очень незначительную область. Выделение оптики в отдельный раздел физики объясняется в первую очередь тем, что свет характеризуется специфическим воздействием на органы чувств и отвечает за многие процессы в природе. Законы его распространения и взаимодействия описываются уравнениями Максвелла. Способы получения и регистрации аналогичны способам для электромагнитных волн соседних диапазонов. Другого особого физического смысла нет, т.е. смысл сугубо биологический. Надо только добавить, что воздействие на органы чувств, как показывает опыт, оказывает воздействие компонента напряженности электрического поля Е, оно же определяет и другие биологические, фотохимические и физико-химические процессы.
Свечение тел может быть вызвано различными причинами, т.е. энергия, расходуемая светящимся телом на излучение, может пополняться за счет: а) химических реакций – хемилюминесценция; б) самостоятельного газового разряда – электролюминесценция; в) бомбардировки электронами – катодолюминесценция; г) облучение светом – фотолюминесценция; д) нагревания – тепловое излучение.
Время процесса при излучении света имеет порядок 10-8с, поэтому в рамках волновой теории считается, что свет излучается в виде цуга, длиной около 3 м – это расстояние, которое проходит волна за это время. Эта волна имеет строго определенную длину волны, говорят что она монохроматична и определенные плоскости колебания векторов Е и В, говорят что волна плоско поляризована. В естественном свете в каждом цуге ориентация плоскостей колебания векторов Е и В произвольна говорят, что такой свет не поляризован. Зависимость светового потока, приходящегося на некоторый диапазон длин волн U = dФ/d от длины волны характеризует спектральную плотность света. На рис. 1 в качестве примера приведены спектральные плотности солнечного света (а) и света, прошедшего через светофильтр (б), который называют квазимонохроматичным.
Рис. 1. Рис. 2.
Поскольку, как уже отмечалось, одной из причин выделения раздела оптики является воздействие света на органы чувств, важным является вопрос о восприятии глазом света в различных спектральных диапазонах. Данная характеристика носит название кривой относительной спектральной чувствительности глаза. Данная характеристика индивидуальна. Ее примерный вид изображен на рис. 2. По виду она близка к кривой спектральной плотности солнечного света. Ее смысл заключается в том, что по оси Y откладывается величина V(), обратно пропорциональная величине потока световой энергии, вызывающая одинаковые зрительные ощущения V(1)/V(2) = U(2)/U(1). При этом максимальное значение функции V() принимается за 1.