1. Пружні хвилі. Рівняння плоскої хвилі. Фазова швидкість пружних хвиль. Хвильове рівняння.

Упругие волны – волны распространяющиеся в жидких, твёрдых и газообразных средах за счёт действия упругих сил. При распространении таких волн в среде перемещаются малые упругие колебания

, – амплитуда

- скорость; Волновое уравнение -

2. Енергія пружньої хвилі. Вектор умова.

; – плотность

Вектор умова: S = [E x H]

E и H – векторы напряжённости электрического и магнитного полей соответственно.

3. Електромагнітні хвилі. Рівняння електромагнітної хвилі. Шкала ЕМХ та їх застосування.

Электромагнитные волны – электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды

, , Е – напряжённость, В – магнитная индукция, D – вектор электрического смещение в непроводящей среде

,

Шкала ЭМВ – беспрерывная последовательность частот и длин волны электромагнитной индукции. Используется для определения вида волны.

4. Енергія електромагнітної хвилі. Вектор Умова-Пойнтінга.

Энергия ЭМВ: EH

Вектор умова-Пойнтинга: S = [E x H]

E и H – векторы напряжённости электрического и магнитного полей соответственно.

5. Світло як електромагнітна хвиля. Принцип Гюйгенса. Монохроматичність та когерентність світлових хвиль.

Свет как электромагнитная волна: электромагнитные волны достаточно узкого диапазона. (воспринимаемые глазом)

Принцип Гюйгенса: каждая точка фронта (поверхности, достигнувшей волной) является вторичным источником сферических волн.

Монохроматичные волны – неограниченные в пространстве волны одной определённой и строго постоянной частоты.

Когерентность – согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов при их сложении.

6. Інтерференція світла. Методи спостереження інтерференції.

Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, в следствии которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в разных точках пространства. Явление интерференции свидетельствует о том, что свет – это волна.

Наблюдение:

Метод Юнга: источником света служит ярко освещённая щель, от которой свет падает на две равноудалённые щели, параллельной щели.

Зеркала Френеля, Бипризма Френеля, Зеркало Ллойда.

7.Применения интерференции:

1)Просветление оптики – улучшение качеств оптических устройств

(толщина пленки и показатель преломления подбирается таким образом чтобы для лучей 1 и 2 выполнялось условие минимума интерференции и они гасили друг друга , и тогда луч 3 будет иметь наибольшую интенсивность)

2)Интерференционная спектроскопия - измерение длин волн источников света по интерференционной картине.

3)для измерения показателя преломления вещества

8. Дифракция – явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий.

Принцип Гюйгенса-Френеля: Каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, амплитуда которых пропорциональна площади элемента dS и обратно пропорциональна расстоянию (r) до точки наблюдения (P)/

E=

k-коеф зависит от угла

Метод Зон Френеля:

Френель предложил разбивать волновую поверхность на зоны так , чтобы расстояния от краев зоны до точки (Р) отличались , тогда колебания от соседних зон приходят в точку (Р) в противофазе и гасят друг друга.

9.Дифракция Фраунгофера на щели:

На бесконечно длинную щель падает плоская световая волна .Поместили за щелью собирающую линзу, а в фокальной плоскости линзы – экран. Фронт падающей волны , плоскость щели и экран параллельны друг другу

(рис) – дифракционная картина наблюдения на значительном расстоянии от щели до преграды

10.Дифракция на дифракционной решетке

Фронт световой волны разбивается штрихами решётки на отдельные пучки когерентногосвета. Эти пучки претерпевают дифракцию на штрихах и интерферируют друг с другом. Так как для разных длин волн максимумы интерференции оказываются под разными углами (определяемыми разностью хода интерферирующих лучей), то белый свет раскладывается в спектр.

Характеристики:

1)Угловая дисперсия. Предположим, что максимум какого-либо порядка наблюдается под углом φ для длины волны λ и под углом φ+Δφ — для длины волны λ+Δλ. Угловой дисперсией решётки называется отношение D=Δφ/Δλ. Выражение для D можно получить, если продифференцировать формулу дифракционной решётки

Таким образом, угловая дисперсия увеличивается с уменьшением периода решётки d и возрастанием порядка спектра k.

2)Разрешающая способность. Она обусловлена угловой шириной главного максимума и определяет возможность раздельного наблюдения 2 близких спектральных линий. При увеличении порядка спектра m возрастает

3) Дисперсионная область. Она определяет для каждого порядка спектральный диапазон от перекрытия спектров. Данный параметр обратно-пропорционален порядку спектра m

11.Дифракция на пространственной решетке(может проходить толко с регненовоскими лучами)

Решеткой называется оптические неоднородная среда , в которой неоднородности переодически повторяются при изменении всех трёх пространственных координат.

Предполжение Вульфа-Брэггов:дифракция рентгеновских лучей является результатом отражениея от системы параллельных сетчатых плоскостей кристалла.

или так

где d-межплоскостное расстояние, θ-угол скольжения падающего луча, n-порядокотражения, λ-длина волны.

12.Дисперсия света:

(разложение света) — это совокупность явлений, обусловленных зависимостью абсолютногопоказателя преломлениявещества отчастоты(илидлины волны) света

 

13. Розсіювання світла. Закон Релея

Рассеяние света – процесс преобразования света веществом, сопровождающийся изменением направления распространения света и проявляющейся как несобственное свечение вещества.

Закон Релея – коротко короткохвильова частина спектра розсіюється значно сильніше довгохвильової.

14. Поглинання світла. Закон Бугера.

Поглощение света – это явление уменьшения интенсивности света при прохождении его через вещество, энергия света переходит в другие виды энергии.

Закон Бугера – физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматического света при распространении его в поглощающей среде.

, где I – интенсивность на выходе; – интенсивность на входе;

х – коэффициент поглощения; L – глубина материала.

15. Поляризація. Природне та поляризоване світло. Ступінь поляризації. Закон Малюса. Закон Брюстера.

Поляризация – характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Природный свет – свет, в котором колебания вектора напряжённости Е электрического поля происходит по всевозможным направлениям в плоскости, перпендикулярной направлению распространения.

Поляризованный свет – свет, в котором колебания вектора Е происходит только в одном направлении, перпендикулярном к лучу.

Частично поляризованный свет – свет в котором колебания в каком-либо направлении и одни колебания преобладают над другими.

Степен поляризации – степень выделения световых волн с определённой ориентацией электрического вектора, зависит от угла падения лучей и показателя преломления.

Закон Малюса: при прохождении через поляризатор интенсивность линейно-поляризованного света зависит от угла между плоскостями поляризатора и поляризации падающего света

Закон Брюстера: выражает связь показателей преломления двух диэлектриков с таким углом падения света, при котором свет, отражённый от границы раздела диэлектриков, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения , где=/– показатель преломления второй среды относительно первой, а– угол падения (угол Брюстера)

16. Теплове випромінювання. Основні характеристики теплового випромінювання. Абсолютно чорне тіло.

Тепловое излучение – электромагнитное излучение, возникающее за счёт внутренней энергии света. Имеет сплошной спектр, расположение и интенсивность максимума которого зависят от температуры тела.

Характеристика теплового излучения:

1. Поток излучения [Дж/с = Вт]

2. Энергетическая светимость тела ; []= Дж/(с*м²) = Вт/м²

3. Спектральная плотность энергетической светимости:

4. Спектральная поглощательная способность:

АЧТ – при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах. а = 1

17. Закони теплового випромінювання: закон Стефана-Больцмана, закон Віна, закон Кірхгофа. Формула Планка.

Закон Стефана-Больцмана:

Излучательная способность АЧТ пропорциональная 4-ой степени его термодинамической температуры

; =Вт/м²к⁴

Закон Вина:

Длина волны, соответствующая максимуму спектральной излучательной способности АЧТ, зависит от температуры обратно пропорционально

, b = (м)

Закон Кирхгофа:

Отношение спектральной излучательной способности, поглощательной способности не зависит от природы тела и является для всех тел одной и той же универсальной функции частоты t.

Формула Планка:

18. Явище зовнішнього фотоефекту. Закони зовнішнього фотоефекту.

Внешний фотоэффект – испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. (вырывание электронов под действием света)

1-й закон: сила фототока насыщения прямо пропорционально интенсивности светового излучения.

2-й закон: максимальная кинетическая энерги я вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-й закон: для каждого вещества при определённом состоянии его поверхности существует граничная частота света, ниже которой фотоэффект не наблюдается. Эта частота и соответствующая длина волны называется красной границей фотоэффекта.