85. Рух зарядженої частинки в електромагнітному полі

В однорідному магнітному полі заряджена частинка рухається по гвинтовій лінії, яку в фізиці дещо нестрого часто називають спіраллю. Радіус гвинтової лінії (циклотронний радіус) визначається перпендикулярною до поля складовою початкової швидкості частинки. Крок гвинтової лінії — паралельною до поля складовою початкової швидкості частинки. Гвинтова лінія закручена за чи проти годинникової стрілки, в залежності від знаку заряду частинки

86.Геометрична оптика.

Геометри́чна о́птика — розділ оптики, в якому вивчаються закони поширення світлових променів.Геометрична оптика розглядає світло, абстрагуючись від його хвильової природи, тобто у тому випадку, коли довжина хвилі мала в порівнянні з тими тілами, що впливають на хід променів. В геометричній оптиці не розглядаються такі притаманні світлу явища, як дифракція й інтерференція.Предмети, які впливають на розповсюдження променів — це прозорі й непрозорі поверхні, дзеркала й лінзи.Особливий розділ геометричної оптики складає параксіальна оптика, в якій розглядаються світлові промені, які проходять близько до осі циліндричносиметричної системи, наприклад, лінзи.Геометрична оптика є науковою основою для побудови різноманітних оптичних приладів: окулярів, об'єктивів, мікроскопів, телескопів.Важливим оптичним приладом є кришталик людського ока.

Вже у початкові періоди оптичних досліджень були експериментально встановлені такі чотири основні закони оптичних явищ:

1. Закон прямолінійного поширення світла.

2. Закон незалежності світлових пучків.

3. Закон відбивання світла від дзеркальної поверхні.

4. Закон заломлення світла на межі двох прозорих середовищ.

Закон прямолінійного поширення світла:в однорідному середовищі світло поширюється вздовж прямих ліній.

. Закон незалежності світлових пучків: світловий потік можна розбити на окремі світлові пучки, і дія цих пучків виявиться незалежною, тобто, ефект від одного пучка не залежатиме від того, чи діють в цей час інші пучки. Наприклад, частково закривши об’єктив фотоапарата, ми все одно отримаємо зображення ландшафту, оскільки його створять інші світлові пучки. Глибше ці питання розглядає теорія інтерференції світла (принцип суперпозиції).

Закон відбивання світла: промінь світла, що падає на поверхню, нормаль до цієї поверхні та відбитий промінь лежать в одній площині, причому кути між обома променями і нормаллю рівні між собою.

4. Закон заломлення світла: промінь, що падає на межу, яка розділяє два прозорі середовища, нормаль до цієї межі та заломлений промінь лежать в одній площині, причому кут падіння і кут відбивання світлових променів пов’язані співвідношенням

, (12.1)

де n – стала, що не залежить від кутів і та r. Величина цієї сталої (її називають показником заломлення світла) визначається властивостями обох середовищ, на межу яких падає світло, а також залежить від кольору світлових променів.

87.Явище повного внутрішнього відбивання.Кут Брюстера.

Повне внутрішнє відбиття — явище непроникання косих світлових променів із середовища із більшою оптичною густиноюв середовище із меншою оптичною густиною.

На малюнку праворуч показані дві можливі ситуації, які виникають при падінні світла із оптично густішого середовища. При малих кутах падіння (ця ситуація зображена червоним) світло частково проникає в інше середовище, частково відбивається на границі розділу. Кут заломленнявизначаєтьсязаконом Снеліусаі є більшим за кут падіння.

Синім показана ситуація, яка виникає тоді, коли

де n₁ та n₂ — показники заломлення середовищ (n₁ > n₂). В такому випадку світловий промінь не проникає далі й повністю відбивається від границі.

Повне внутрішнє відбиття спостерігається для великих кутів падіння, які перевищують критичний кут

.Світло все ж таки проникає в середовище із меншим показником заломлення на незначну глибину. Це явище використовується в методі порушеного повного внутрішнього відбиттядля дослідження приповерхневих шарів тіл.

Явище повного внутрішнього відбиття легко спостерігати, якщо пірнути у воду й глянути вгору. Синє небо над головою буде видно лише в межах певного кола. Явище використовується у хвилеводах, зокремаоптичних волоконних лініях, де світло запускається в оптичне волокно із доволі високими показником заломлення. Світло не може вирватися із волокна, навіть якщо це волокно зігнути чи скрутити в бухту, бо кут падіння залишається меншим за критичний кут повного внутрішнього відбиття.

Кут Брюстера - кут падіння світла на межу розділу двох середовищ, при якому відбите світло повністю поляризоване.

Світло, яке є поперечними електромагнітними хвилями, загалом має дві можливі незалежні одна від іншої поляризації. При падінні на границю розділу двох середовищ незалежні поляризації світла називаються s- та p-поляризаціями. У випадку p-поляризації вектор напруженості електричного поля електромагнітної хвилі, якою є світло, лежить у площині падіння, у випадку s-поляризації (від німецького senkrecht) - перперндикулярний їй.

Однак існує такий кут падіння, при якому відбивається тільки світло s-поряризації, а світло p-поляризації повністю проходить у інше середовище. Цей кут називається кутом Брюстера.

Значення кута Брюстера визначається умовою

,

де -кут падіння, а-кут заломлення.

Значення кута Брюстера можна виразити через показники заломленнядвох середовищ.

.

Дана формула отримала назву закона Брюстера.

Відбиття світла під кутом Брюстера використовується для його поляризації.