Оптика. Фізика атома і атомного ядра Питання програми

Оптика. Прямолінійність поширення світла в однорідному середовищі. Швидкість світла та її вимірювання. Закони відбивання світла. Побудова зображень, які дає плоске дзеркало. Закони заломлення світла. Абсолютний і відносний показники заломлення. Повне відбивання. Лінза. Оптична сила лінзи. Формула тонкої лінзи. Побудова зображень, які дає тонка лінза. Інтерференція світла та її практичне застосування. Дифракція світла. Дифракційні ґратки та їх використання для визначення довжини світлової хвилі. Дисперсія світла. Неперервний і лінійчатий спектри. Спектральний аналіз. Поляризація світла.

Елементи теорії відносності. Принципи (постулати) теорії відносності Ейнштейна. Релятивістський закон додавання швидкостей. Зв’язок між масою та енергією.

Світлові кванти. Гіпотеза Планка. Стала Планка. Кванти світла (фотони). Фотоефект та його закони. Рівняння Ейнштейна для фотоефекту. Застосування фотоефекту в техніці. Тиск світла. Дослід Лебедєва.

Атом та атомне ядро. Дослід Резерфорда. Ядерна модель атома. Квантові постулати Бора. Випромінювання та поглинання світла атомом. Утворення лінійчатого спектра. Лазер. Склад ядра атома. Ізотопи. Енергія зв`язку атомних ядер. Ядерні реакції. Поділ ядер урану. Ядерний реактор. Термоядерна реакція. Радіоактивність. Альфа-, бета-, гамма-випромінювання. Методи реєстрації іонізуючого випромінювання.

Основні закони і формули Геометрична оптика

Показник заломлення n середовища - це відношення швидкості с світла у вакуумі до швидкості υ світла у даному середовищі:

,

де с=3∙10⁸ м/с – швидкість світла у вакуумі.

Довжина світлової хвилі в середовищі

, λ₀ – довжина хвилі у вакуумі, n – показник заломлення.

К

Рис. 6

ути, що визначають напрямки світлових променів, відраховують від нормалі до межі поділу середовищ у точці падіння до променя.

Промені: падаючий на межу двох середовищ (АО), відбитий (ОВ), заломлений (ОК) і перпендикуляр (ОС) до межі поділу лежать в одній площині (рис.6).

Закон відбивання світла: кут відбивання β дорівнює куту падіння α (див. рис. 7): β= α

Згідно із законом відбивання утворюються зображення предметів у плоскому дзеркалі. На рис.9 наведено побудову зо­браження точки S. Зображення S' точки S розташоване на перетині продовжень відбитих променів O₁M, O₂N.

Якщо зображення точки (чи предмета) утворюється на пере­тині продовжень променів, а не самих променів, то воно назива­ється уявним. Таким чином, зображення S' точки S у дзеркалі є уявним

Закон заломлення: відношення синусів кутів падіння та заломлення дорівнює оберненому відношенню показників заломлення середовищ:

або .

звідси, як наслідок, при n₁<n₂ α>γ (рис.8). Навпаки, при n₂<n₁ α <γ (рис.8).

При переході променя із середовища з більшим показником заломлення n₁ у середовище з меншим показником заломлення n₂ (n₁>n₂) спостерігається явище повного

внутрішнього відбивання: при куті падіння α,

що більший за так званий граничний кут α_гр,

промінь повністю відбивається, тобто межа

двох прозорих середовищ «поводить себе», як дзеркальна (рис.9а).

При падінні під кутом α= α_гр заломлений промінь ОК ковзає по поверхні поділу середовищ (рис. 11б). Отже γ=90° і, відповідно до закону заломлення:

.

Якщо кут падіння променя α< α_гр, то відбувається звичайне відбивання й заломлення променя, як на рис.8.

Формула тонкої лінзи: ,

де d – відстань від лінзи до предмета, f – відстань від лінзи до зображення, F – фокусна відстань лінзи.

Величина, обернена фокусній відстані, називається оптичною силою лінзи: , вимірюється в діоптріях : 1 дптр = 1 м^-1.

Зауваження. Для розсіювальної лінзи F<0 ; для уявних зображень f<0.

Збільшенням лінзи Г називається відношення лінійних розмірів Н зображення предмета до лінійних розмірів h самого предмета: .

В тонких лінзах .

Основні промені, що використовуються для побудови зображень у тонких лінзах (рис. 10):

• промінь 1, що проходить через фокус лінзи, або падає в напря­мку фокуса розсіювальної лінзи, виходить паралельно до головної оптичної осі лінзи АА';

• промінь 2, паралельний оптичній осі АА' лінзи, після залом­лення в лінзі проходить через фокус сам (збірна лінза), чи його продовження (розсіяна лінза);

• промінь 3, що проходить через центр лінзи О, не змінює свого напрямку.

З формули лінзи й правил побудови зображень випливає, що, залежно від відстані предмета до лінзи, його зображення в збірній лінзі буде:

а) обернене, дійсне, зменшене (Г<1), якщо d>2F;

б) обернене, дійсне, в натуральну величину (Г=1), якщо d=2F;

в) обернене, дійсне, збільшене (Г>1), якщо F<d<2F;

г) на нескінченності, якщо d=F;

д) пряме, уявне і збільшене (Г>1), якщо d<F.

Зображення у розсіювальній лінзі при будь-якому розташу­ванні предмета є уявним, зменшеним (Г<1) і прямим.