- •Федеральное агентство морского и речного транспорта
- •Предисловие
- •Лекция 1 Элементы геометрической оптики.
- •Основные законы геометрической оптики.
- •Тонкие линзы. Изображение предметов с помощью собирающей линзы.
- •Лекция 2 Волновая оптика
- •Интерференция света.
- •Получение когерентных источников. Оптическая разность хода.
- •Расчет интерференции в опыте Юнга.
- •Лекция 3. Интерференция света
- •Интерференция в тонких пленках
- •2. Кольца Ньютона
- •3. Применение интерференции
- •Лекция 4. Дифракция света
- •Принцип Гюйгенса – Френеля.
- •Дифракция Френеля на круглом отверстии.
- •Дифракция Френеля на небольшом диске.
- •Лекция 5 Дифракция Фраунгофера
- •Дифракция от одной прямоугольной щели
- •Дифракционная решетка
- •Голография
- •Лекция 6 Поляризация света
- •Естественный и поляризованный свет
- •Поляризация света при отражении. Закон Брюстера.
- •Явление двойного лучепреломления и его особенности. Дихроизм.
- •Природа двойного лучепреломления.
- •Применение поляризованного света.
- •Лекция 7 Распространение света в веществе
- •Дисперсия света.
- •Поглощение света.
- •Рассеяние света.
- •Лекция 8 Тепловое излучение
- •Характеристики теплового излучения.
- •2. Поглощательная и отражательная способности тел.
- •3. 3Аконы теплового излучения.
- •4. Оптическая пирометрия
- •Лекция 9 Фотоэффект
- •Законы внешнего фотоэффекта
- •Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
- •Фотон и его свойства
- •Эффект Комптона
- •Люминесценция, фотолюминесценция и ее основные закономерности
- •Физические принципы устройства приборов ночного видения
- •Лекция 10 Теория атома водорода по Бору
- •Линейчатый спектр атома водорода
- •Модели атома Томсона и Резерфорда
- •Постулаты Бора
- •Спектр атома водорода по Бору
- •Лекция 11 Элементы квантовой механики
- •Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Гипотеза де Бройля.
- •Природа волн де Бройля
- •Соотношение неопределенностей Гейзенберга
- •Уравнение Шредингера. Волновая функция.
- •Физический смысл волновой функции
- •Лекция 12 Атом водорода в квантовой механике
- •Уравнение Шредингера для атома водорода
- •Квантовые числа.
- •Спин электрона.
- •Лекция 13 Оптические квантовые генераторы
- •Физические основы работы окг. Спонтанное и индуцированное излучение.
- •Термодинамическое равновесие. Нормальная населенность уровней.
- •Неравновесное состояние. Инверсия населенности уровней.
- •Рубиновый лазер
- •Газовый лазер
- •Лекция 14 Атомное ядро и основы ядерной энергетики
- •Состав и характеристики ядра
- •Энергия связи и дефект масс
- •Ядерные силы
- •Радиоактивность
- •Лекция 15
- •Реакция деления тяжелых ядер
- •Цепная реакция деления
- •Управляемая цепная реакция. Ядерные реакторы.
- •Термоядерная реакция синтеза легких ядер
- •Принципиальная схема устройства термоядерной бомбы
- •Проблемы управления термоядерной реакцией
- •Лекция 16 Элементарные частицы
- •Космические лучи
- •Элементарные частицы
- •Основные свойства.
- •Характеристики элементарных частиц.
- •Мюоны и их свойства.
- •Мезоны и их свойства.
- •Частицы и античастицы
- •Классификация элементарных частиц. Кварки.
Рассеяние света.
Рассеянием света называется явление преобразования света веществом, сопровождающееся изменением направления распространения света и проявляющееся как несобственное свечение вещества. Рассеяние света по физическому содержанию представляет дифракцию волн на неоднородностях среды.
Это свечение обусловлено вынужденными колебаниями электронов в атомах, молекулах или ионов рассеивающей среды под действием падающего света.
Как показал Мандельштам в 1907 году, рассеяние света может возникнуть только в оптически неоднородной среде, показатель преломления которой нерегулярно меняется от точки к точке. Примеры таких сред – это мутные среды (дым, туман, эмульсии, коллоидные растворы, матовые стекла), содержащие мелкие частицы, показатель преломления которых отличается от показателя преломления окружающей среды.
Рассеяние света в мутных средах на частицах, размеры которых малы по сравнению с длиной волны, называется явлением Тиндаля. Его можно наблюдать при прохождении света через слой воздуха, заполненного мелкими частицами дыма, через сосуд с водой, в которую добавлено молоко.
Если мутная среда освещается пучком белого света, то сбоку она кажется голубоватой. В свете, прошедшем толстый слой мутной среды, она кажется красноватой. Для света, рассеянного частицами, размеры которых меньше длины волны выполняется закон Рэлея:
.
Поэтому коротковолновый свет сильно рассеивается (голубое небо); на закате и восходе солнца небо красное (синие рассеялись, красные дошли).
Для рассеивающих частиц размерами больше длины волны наблюдается явление, называемое эффектом Ми. Спектральный состав Ми-рассеянного света совпадает со спектральным составом падающего света. Этим объясняется белый свет облаков.
Лекция 8 Тепловое излучение
В конце 19 века развитие промышленности и широкое применение тепловых источников света выдвинуло перед физиками проблему изучения теплового излучения. В 1872 году Лодыгин сконструировал лампу накаливания с угольным стержнем. В 1876 году Яблочков изобрел дуговую лампу, а в 1894 году запатентовал лампу накаливания с вольфрамовой нитью.
Электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии тела и зависящее от температуры и оптических свойств этого тела, называется тепловым излучением.
Все тела при температуре выше К излучают электромагнитные волны. При низких температурах тела испускают преимущественно длинные волны (инфракрасные), а при высоких – видимый свет.
Тела способны обмениваться энергией, излучая и поглощая электромагнитные волны. Этот самопроизвольный процесс передачи энергии в форме теплоты от более нагретого тела к менее нагретому, путем теплового излучения и поглощения электромагнитных волн, называется радиационным теплообменом.
Тепловое излучение – единственное из всех излучений, способное находиться в термодинамическом равновесии с веществом. При этом энергия, излученная телом за каждый промежуток времени в точности равна энергии поглощенной за это время. Такое излучение называется равновесным и устанавливается в теплоизолированной системе все тела которой находятся при одинаковой температуре.
Если в замкнутую систему поместить тела с разной температурой, то постепенно температура тел выровняется. Между телом и его излучением устанавливается термодинамическое равновесие. Если внести более нагретое тело, то оно будет излучать больше, чем поглощать и температура тела понизится. Понижение температуры будет происходить до тех пор пока количество излученной энергии не будет равно количеству поглощенной энергии.
Другие виды энергии не находятся в равновесии с веществом. Например, при хемилюминесценции излучение происходит до тех пор, пока идет химическая реакция и не израсходовался весь запас реагирующих веществ. Фотолюминесценция осуществляются пока вещество поглощает свет.