- •Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
- •Лекция 1. Оптика. Интерференция света
- •1.1. Понятие о когерентности. Интерференция колебаний.
- •Интерференция световых волн.
- •Интерференция в тонких плёнках.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 2
- •Дифракция Фраунгофера от щели.
- •Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 3 оптика. Поляризация света. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом
- •3.1. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет.
- •Закон Малюса.
- •Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера.
- •3.2. Дисперсия света и дисперсия вещества. Нормальная и аномальная дисперсия. Закон Бугера.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 4 квантовая природа излучения
- •4.1. Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа для теплового излучения. Экспериментальные законы излучения абсолютно черного тела.
- •Тепловое излучение.
- •Квантовый характер излучения. Формула Планка. Излучение реальных тел.
- •4.2. Фотоэффект. Опыты Столетова. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
- •4.3. Эффект Комптона. Корпускулярно-волновой дуализм.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 5 элементы квантовой физики атомов, молекул и твердых тел
- •5.1. Спектр испускания и поглощения водорода. Теория атома водорода по Бору.
- •5.2. Элементы квантовой механики. Соотношение неопределенностей. Операторы в квантовой механике. Уравнение Шредингера.
- •5.3. Уравнение Шредингера для атома водорода. Квантовая теория атома водорода. Квантовые числа. Принцип Паули.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 6 элементы физики атомного ядра и элементарных частиц
- •6.1. Элементы физики атомного ядра. Модели атомного ядра. Ядерные силы. Виды радиоактивного излучения. Закон радиоактивного распада.
- •Ядерные реакции. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение.
- •6.2. Элементы физики элементарных частиц. Элементарные частицы. Типы взаимодействия элементарных частиц. Классификация элементарных частиц. Законы сохранения в реакциях с элементарными частицами.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Содержание
Дифракция Фраунгофера от щели.
Пусть узкая щель освещается пучком параллельных лучей, т.е. на неё падает плоская световая волна. Для наблюдения дифракции за щелью нужно расположить собирающую линзу, в фокальной плоскости которой находится экран. Линза сводит все падающие на неё под углом φ параллельные лучи вместе на экране.
П
Рисунок 8. Схема
дифракции на круглом диске.
Для аналитического расчёта интенсивности света, распространяющегося по разным направлениям за щелью, напишем выражение для волны, посылаемой каждым элементом волнового фронта, и просуммируем действие всех элементов. Амплитуда волны, обусловленной одним таким элементом, пропорциональна его ширине dx. Световое возмущение в соответствующем участке щели выразится соотношением
.
Для отыскания действия всей щели в направлении, составляющем угол φ с первоначальным направлением, необходимо учесть разность фаз, характеризующую волны, доходящие от различных элементов волнового фронта до пункта наблюдения Вφ (рис. 9).
Проведём плоскость FD, перпендикулярную к направлению нормалей дифрагированных волн. Распределение фаз, которое будет иметь место на этой плоскости, определяет соотношение фаз элементарных волн, собирающихся в точке Вφ, так как линза не вносит дополнительную разность фаз. Таким образом, достаточно определить разность хода, возникающую на пути от плоскости FE до плоскости FD. Разность хода между волнами, идущими от элементарной зоны при точке F и от какой-либо точки N, есть NP=xsinφ. Световое возмущение в точке Р плоскости FD запишется следующим образом:
(1)
где k=2π/λ – волновое число. Интегрируем выражение (1) в пределах от 0 до b. В точке Вφ результирующее возмущение, имеет амплитуду
(2)
Энергия волны пропорциональна квадрату амплитуды, поэтому интенсивность света в точке P на экране:
, (3)
где ,. График функциипредставлен на рис. 10. Условия максимумов и минимумов интенсивности следуют из (3):
а) главный максимум , при этом;
б) максимумы первого, второго и других порядков ,;
в) минимумы m-го порядка ,m=1,2,…К. (4).
Условие (4) определяет направление на точки экрана, в которых амплитуда равна нулю и, следовательно, интенсивность минимальна. Между минимумами располагаются в виде светлых параллельных полос максимумы. Наибольшая интенсивность максимума имеет место при φ=0, когда Аφ=А0. Величина интенсивности следующих максимумов быстро убывает.
Рисунок 10. Дифракционный =спектр (график функции 3).