- •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 на дифракционной решетке.
Это система из большого числа N параллельных друг другу щелей шириной b. Щели разделены непрозрачными равными по ширине промежутками a. Расстояние называется периодом решётки или постоянной решетки (рис. 11.). Пусть плоская монохроматическая световая волна падает на решетку нормально.
Рисунок 11. Дифракция света на решётке. |
В середину дифракционной картины (фокус линзы) когерентные колебания от всех щелей приходят в фазе. Это значит, что если амплитуда от одной щели равна A0, то результирующая амплитуда А и соответствующая ей интенсивность I будут определяться формулой, .
| |
Рисунок 12. График функции интенсивности |
Такой же результат получается и при углах дифракции , для которых оптическая разность хода колебаний от соседних щелей равна целому числу длин волн(5). В направлениях , определяемых этим уравнением, возникают максимумы. Их называют главными максимумамиm-го порядка, а уравнение (5) – условием главных максимумов. В направлениях , определяемых условием (5), дифракционная картина от многих щелей так же имеет минимум освещённости. Свет от каждой щели приходит в данную точку экрана в ослаблении, то при интерференции света, идущего от всех щелей, в данной точке также будет минимум освещённости. Итак, на решетке мы имеем следующую картину:
прежние минимумы
b sinφ=kλ , k=1,2,3,…
главные максимумы
d sinφ=nλ , n=0, 1,2,3,…
добавочные минимумы
d sinφ=λ/N, 2λ/N ,…, (N-1)λ/N, (N+1) λ/N ,…
т.е. между двумя главными максимумами располагается (N-1) добавочных минимумов, разделённых вторичными максимумами. При m=0 условие (2.8) соответствует центральному (нулевому) максимуму; при m=1 – двум первым максимумам, которые расположены симметрично по обе стороны от центрального, и т.д.
Из формулы (5) следует, что лучи различной длины волны будут иметь максимумы в различных направлениях. Поэтому, если на дифракционную решетку падает белый свет, решетка разложит его в спектр, и на экране мы увидим дифракционный спектр, обращенный к центральной белой полосе фиолетовым концом.
С помощью дифракционной решетки можно производить очень точные измерения длины волны. Если период решетки известен, то определение длины волны сводится к измерению угла φ, соответствующего направлению на максимум.
Разрешающая способность решетки определяется формулой
(6)
где Δλ – наименьшая разность длин волн двух соседних спектральных линий λ и λ+Δλ, при которой эти линии в спектре видны раздельно.