Тема 8.3. Дифракция света

В этой теме необходимо знать, в чем заключаются явления дифракции, и как она объясняется на основе принципа Гюйгенса-Френеля. Для расчета интерференционной картины в результате дифракции необходимо четко усвоить метод зон Френеля, который состоит в том, что

фронт световой волны делится на такие участки-зоны, чтобы колебания исходящие от двух соответственных точек смежных зон Френеля приходили в точку наблюдения в противофазе и тем самым гасили друг друга.

Следует научится применять метод зон Френеля при решении типовых задач дифракции: от круглого отверстия, круглого диска, на щели. Необходимо знать, что явление дифракции используется для спектрального разложения света с помощью дифракционной решетки, и уметь записать условия, определяющие положения максимумов и минимумов интенсивности дифрагированного света ([1], Т.2, §§ 125, 126, с.373, 374, текст после формулы 126.2 можно опустить; §§ 127, 128, 129, 130). Уделите основное внимание рис. 129.1 и 129.2. Условие, определяющие положение max и min, уметь получить разбиением открытой части волновой поверхности на плоские зоны (последний абзац на с.393).

При изучении теории дифракционной решетки особое внимание обратите на рис. 136.1 и на соотношение 130.5 130.4, определяющие условия главных максимумов и основных минимумов:

,(8. 3. 1)

,(8. 3. 2)

Вывод о наличии между главными максимумами дополнительных минимумов интенсивности света (число которых (N-1)), и о наличии вторичных максимумов (число которых (N-2)) можно опустить.

Тема 8.4. Поляризация света

Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Поляроиды. Закон Малюса.

В этой теме прежде всего необходимо четко представлять, что поляризация света обусловлена поперечностью световых волн. Необходимо знать, чем естественный свет отличается от поляризованного, и уметь объяснить характер естественного света свойствами элементарных атомных излучателей. Необходимо обратить внимание на способы получения поляризованного света: поляризация при отражении, двойное лучепреломление; иметь представление о поляризующих приборах (призма Николя, поляроиды). Обязательно хорошо усвоить законы Брюстера и Малюса и уметь применять их для решения задач.

Естественный и поляризованный свет ([1], Т.2, § 110, с.311-312, § 134, первый абзац, с.420, последний абзац).

Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера. ([1], Т.2, § 135, с.423).

Двойное лучепреломление. ([1], Т.2, § 136).

Поляроиды ([1], Т.2, с.428).

Закон Малюса ([1], Т.2, § 134, с.421-422).

Тема 8.5. Элементы специальной теории относительности

Постулаты СТО. Преобразование Лоренца и следствия из них: релятивистские изменения длин и промежутков времени (относительность одновременности). Релятивистский закон сложения скоростей. Границы применимости классической механики. Понятие о релятивисткой механике. Закон изменения массы со скоростью и взаимосвязь массы и энергии. ([1], Т.1, § 62, с.218; § 63 знать без вывода формулы 63.15 и 63.16; § 64, § 66 формула 66.3).

Дополнение. Основной закон классической динамики Ньютона для материальной точки, в которой масса точки считается постоянной во всех ИСО нековариантен по отношению к преобразованиям Лоренца и, следовательно, не может быть принят в релятивисткой динамике. Ковариантность этого закона может быть достигнута, если по Эйнштейну предположить, что масса тела зависит от скорости тела относительно ИСО (закон изменения массы со скоростью) следующим образом:

, (8. 5. 1)

где – масса покоя (масса рассматриваемого тела в системе отсчета, относительно которой оно неподвижно).

Таким образом, основное уравнение релятивистской динамики, ковариантное относительно преобразований Лоренца, имеет вид

или, (8. 5. 2)

где – релятивистский импульс.

Используя важнейшую теорему механики об изменении кинетической энергии с учетом (8. 5. 2) можно получить знаменитый закон взаимосвязи массы и энергии: полная энергия тела и любой системы равна произведению ее полной релятивистской массы на квадрат скорости распространения света в вакууме:

. (8. 5. 3)

Из этого соотношения так же следует, что масса тела является не только количественной мерой инертности тела и его гравитационных свойств, но и количественной мерой его внутренней энергии, заключенной внутри атомов и ядер.