2) Оптическая активность. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея.

Некоторые вещества наз. оптически активными обладают способностью вращать плоскость поляризации .

d– расстояние пройдённое светом в веществе, - удельное вращение численно равноеуглу поворота плоскости поляризации света слоем в-ва единичной длины, С – массовая концентрация.

Оптически активные в-ва разделяются на прово и левовращающие (если смотреть навстречу лучу и плоскость вращается по часовой стрелке- правовращающее)

Магнитооптический эффект Фарадея – вращение плоскости поляризации в оптически неактивных телах, возникающее под действием магнитного поля.

3) Естественная радиоактивность. Альфа- и бета-распады, их закономерности. Закон радиоактивного распада.

Радиоактивностью называют самопроизвольное превраще­ние неустойчивых изотопов одного химического элемента в изо­топы другого элемента, сопровождающееся испусканием элемен­тарных частиц или ядер. К числу основных таких превращений относятся: 1) α-распад, 2) β-распад, 3) спонтанное деление ядер, 4) протонный распад и др. Радиоактивность, наблюдающаяся у изотопов, существую­щих в природных условиях, называется естественной.

Альфа-распад обусловлен тем, что ядерные силы не в со­стоянии обеспечить стабильность тяжелых ядер. Он протекает по следующей схеме:

где X - химический символ материнского ядра, Y- химический символ дочернего ядра.

Бета-распад есть самопроизвольный процесс, в котором нестабильное ядропревращается в ядро изобарили

Различают три вида β-распада:

1)электронный β^- - распад, в котором ядро испускает элек­трон, а поэтому зарядовое число дочернего ядра Z увеличи­вается на единицу;

2) позитронный β⁺ - распад, в котором ядро испускает пози­трон и его зарядовое число Z уменьшается на единицу;

3)электронный захват (К-захват), в котором ядро поглощает один из электронов электронной оболочки атома (обычно электрон поглощается из К-слоя), зарядовое число Z при этом уменьшается на единицу. Всегда сопровождается испусканием характеристи­ческого рентгеновского излучения, поскольку вакантное место в К-оболочке заполняется электронами с L-, М- и т.д. оболочек.

Выражение, констатирующее, что число радиоактив­ных ядер данного изотопа убывает со временем по экспоненци­альному закону, носит название закона радиоактивного распада. N=N0e-λt где N0 - число нераспавшихся ядер в начальный момент време­ни, N - число нераспавшихся ядер в момент времени t

Билет №24

2) Электромагнитная природа света. Сложение световых волн, понятие о когерентности. Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух источников.

Во второй половине XIX века Максвелл, анализируя опыты Фарадея и Ампера в области электромагнетизма, приходит к вы­воду, что их физические представления можно записать в форме математических уравнений:

Из уравне­ний видно, что любой ток создает магнитное поле в окружающих точках пространства. Постоянный ток создает постоянное маг­нитное поле. Вокруг переменного тока создается переменное магнитное поле, способное создавать в "следующем" элементе пространства электрическое поле, которое, в свою очередь, соз­дает новое магнитное поле и т.д. Таким образом, электромагнит­ное поле распространяется в пространстве со скоростью света в виде незатухающей поперечной волны

Предсказанные Максвеллом

электромагнитные волны

были обнаружены Г.Герцем и

исследованы на опыте. Колебания

воз­буждались вибратором,

состоящим из двух цинковых шариков, разделенных искровым промежутком.

Было показано,что возбу­ждаемые волны являются поперечными и обнаруживают явления дифракции, поляризации, интерференции. Что касается отличий, сущест­вующих между электромагнитными волнами, обнару­женными Герцем, и световыми, то они могут быть объяс­нены только отли­чием длин волн.

Можно было утверждать, что явления оптические представляют собой частный случай более общего класса электромагнитных явлений.Наиболее простым, но важным частным случаем электро­магнитной волны, является волна, возникающая в результате гармонических колебаний с частотой со и распространяющаяся вдоль оси z со скоростью и. Она записывается следующим обра­зом:Выражение можно записать любым из приводимых ниже способов:

В теории колебаний показывается, что результирующее колебаниеимеет ту же частоту, а амплитуда и фаза определяются из соотношений:-разность фаз складывающихся колебании Два колебательных процесса называются когерентными, ес­ли разность фаз складывающихся колебаний остается постоянной в течение времени, достаточного для наблюдений.

Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников

Пусть имеется два когерентных источника S1 и S2 в виде двух узких длинных параллельных щелей, лежащих в одной плоскости и расположенных в воздухе (w=l) на расстоянии D друг от друга. Экран, на котором наблюдается интерференцион­ная картина, расположен в плоскости, параллельной плоскости источников, на расстоянии L от нее/S1и S2 являются ис­точниками волн с цилиндрическим фронтом частотой со. На экра­не в области перекрытия световых пучков АВ (называемой полем интерференции) наблюдается интерференционная картина в виде полос, параллельных щелям

Рассчитаем интенсивность результирующего колебания в произвольной точке М, отстоящей на расстоянии х от оси сим­метрии системы Будем считать, что амплитуды свето­вых волн от источников S1 и S2 одинаковы и равны Ео.

Тогда колебания, дошедшие в точку М, будут

где г\ и г2 - расстояния от точки М до источников S\ и Si,

волновое число, Аф0 - начальная разность фаз световых волн, ис­пускаемых источниками S\ и Si.

Складываясь в точке М, колебания дадут

Воспользовавшись известной тригонометрической формулой преобразования суммы косинусов двух углов, получим

В только последний сомножитель описывает волновой процесс, следовательно, это выражение можно переписать в следующем виде:

амплитуда колебании в точке М, а ср - начальная фаза колеба­ний. Согласно (1.12) интенсивность световых колебаний в точке М будет

(источники S1 и S2 когерентные), то интенсивность результирующего колебания будет зависеть только от разности хода , из-за наличия которой между лучами, дошедшими до точки М, возникает разность фазтогда

Еслигде m=0,1,2,3... - целое число, называемое порядком интерфе­ренции, то разность фаз оказывается кратной 2m, колебания в точке М будут происходить в фазе - наблюдается максимум ин­тенсивности.

Еслито световые волны до точки М дойдут в противофазе - наблюда­ется минимум интенсивности.Рассчитаем основные характеристики интерференционной картины, т.е. положение максимумов и минимумов на экране и их периодичность. Будем попрежнему считать, что показатель преломления среды n=1 .Видно, что

тогдаНо обычно при наблюдении интерференционных картин выпол­няется соотношение D«x«L , тогда можно считать, что r1+r2~2L и получаем

Находим координаты точек, где будут наблюдаться максимумы интенсивности координаты минимумов интен­сивности:

Расстояние между соседними максимумами или минимумами на­зовем шириной интерференционной полосы:Видно, что расстояние между интерференционными по­лосами увеличивается с уменьшением расстояния между источ­никами D. Для того, чтобы интерференционная картина наблю­далась отчетливо, необходимо выполнение условия D«L.