1 . Шкала электромагнитных волн

2.Типы оптических сред

Среду называют оптически анизотропной, если её оптические свойства (фазовая скорость света, показатель преломления) зависят от направления распространения световой волны и характера её поляризации.

Вакуум – идеальная модель для описания световых волн. (с=3*10Е8)

Изотропная – вещество рассматривается как совокупность заряженных частиц в вакууме, размещенных на расстоянии большем чем их размеры (среда в которой свойства одинаковы во всех направлениях).

Неоднородная- оптические св-ва меняются в зависимости от координаты.

3.Волновое уравнение

4.Плоские и сферические волны

Волна называется плоской, если векторы Е и Н зависят только от времени, и одной декартовой координаты.

Волна называется сферической, если её интенсивность зависит только от расстояния r до некоторой точки, называемым центром волны.

5. Вектор Пойтинга

Количество энергии, переносимой через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения энергии, за единицу времени, называется вектором Пойтинга (мгновенной плотностью потока энергии): Р=[ЕН];

6. Интенсивность света

Модуль среднего по времени значения по плотности энергии, перенос световой волны.

Для любой электромагнитной волны: I=<ЕН>

Для световой волны:

Значит интенсивность световой волны: I~nE². 7. Поляризация волны

В каждой точке поля плоской монохроматической волны конец вектора Е описывает эллипс, лежащий в плоскости yOz; уравнение этого эллипса имеет вид:

Такая волна называется эллиптически поляризованной.

Если a1=a2, то эллипс превращается в окружность и волна называется циркулярно поляризованной. Если al=0, или а2=0, то плоская волна называется линейно поляризованной (плоскоплояризованной).

8. Степень поляризации

Выражение - называется степенью поляризации

Imax,Imin – максимальная и минимальная интенсивности света, соответствующая двум взаимно перпендикулярным компонентам Е.

9. Закон Малюса

I=I_ocos²a, где: Io- интенсивность входящего света, k_n- коэффициент прозрачности анализатора, a - угол между плоскостями поляризации входящего света и света, пропускаемого анализатором. (a – угол между оптическими осями кристаллов (Io=1/2Iестеств.)

10.Условие возникновение интерференции. Когерентность колебаний. Для наблюдения интерференции, необходимо наличие двух и более когерентных колебаний, дающих биения с частотой, доступной для наблюдения.

Согласно принципу суперпозиции, полное световое поле, возникающее при наложении волн, равно их сумме. Результирующее поле существенно зависит от фазовых соотношений, которые оказываются различными в различных точках пространства. В некоторые точки пространства интерферирующие волны приходят в фазе и дают результирующее колебание с амплитудой, равной сумме амплитуд слагаемых а₁+а₂(имеется ввиду интерференция двух лучей); в других точках волны оказываются противофазными, и амплитуда результирующего колебания есть | a₁-a₂|. Интенсивность результирующего поля в первом случае оказывается равной Imax=( a₁+a₂)², во втором Imin=(a₁-a₂)², в то время как сумма интенсивностей есть I₁+I₁= а₁²+а₂².Таким образом, в первом случае Imax>I₁+l₂, во втором Imin<I₁+I₂.B тех точках пространства, в которых фазовый сдвиг отличен от 0 и , реализуется некоторое промежуточное значение интенсивности Imin<I<Imax- мы получаем, таким образом, характерное для интерференции двух лучей плавное чередование светлых и темных полос. Волны называются когерентными, если разность фаз возбуждаемых волнами колебаний остаётся постоянной во времени

11. Комплексная степень когерентности

r₁₂(τ)= Г₁₂(r)/(√ r₁₁(0) √ r₂₂(0))= Г₁₂(r)/( √Г₁√I₂);

r₁₂(τ)=| Г₁₂(r)|exp[iv]; I(o)=I₁(p)+I₂(p)+2√I₁(p)I₂(p) Г₁₂(r)cos(δ)

12.Временная когерентность. Пространственная когерентность.

Если колебания, возбуждаемые волной в достаточно близких точках псевдоволновой поверхности, оказываются когерентными, то такая когерентность называется пространственной.

13.Длина и время когерентности.

Максимальное расстояние, на которое могут отстоять друг от друга две точки, колебания в которых остаются когерентными, называется длиной пространственной когерентности.

Время, за которое случайное изменение фазы волны достигает значения порядка я называется временем когерентности.

14.Двухлучевая интерференция. Деление фронта и деление амплитуды

Под двухлучевой интерференцией понимают интерференционную картину, возникающую

при сложении двух световых волн одинаковой частоты.

15.Полосы равного наклона и равной толщины.

Полосы равного наклона - интерференционная картина, имеющая вид системы светлых и тёмных круговых полос с общим центром, полученная на системе, состоящей

плоскопараллельной пластинки и линзы.

Полосы равной толщины — интерференционная картина, имеющая вид чередующихся светлых и тёмных полос, полученная на системе, состоящей из клина и линзы.

16.Просветление оптики. Условие просветления.

В просветленной оптике для устранения отражения света на каждую свободную поверхность линзы наносится тонкая пленка вещества с показателем преломления иным, чем у линзы. Толщина пленки подбирается так, чтобы волны, отраженные от обеих ее поверхностей, погашали друг друга. Особенно хороший результат достигается в том случае, если показатель преломления пленки равен корню квадратному из показателя преломления линзы. При этом условии интенсивность обеих отраженных от поверхностей пленки волн одинакова.

Условие просветления оптики-n₀<n₁<n₂: n₀-воздух, n₁-пленка, n₂-стекло

17. Схема интерферометра Фабри Перо

18.Принцип Гюйгенса-Френеля.

Каждый элемент волновой поверхности служит источником вторичной сферической волны, амплитуда которой пропорциональна величине элемента

19.3оны Френеля.

Зоны, построенные, что расстояния от краёв каждой зоны до любой точки Р отличаются на /2 ( — длина волны в той среде, в которой распространяется волна), называются зонами Френеля

20.Границы дифракционных приближений

При m>>1 (сотни тысяч) дифракционные эффекты незначительны и описываются законами геометрической оптики (распределение интенсивности).

21.Угловая ширина дифракционного максимума при дифракции на щели

В случае, когда b>>, значение sin(/b) можно положить равным /b. Тогда формула для угловой ширины центр, максимума:

22.Дифракционная решётка

Совокупность большого числа одинаковых, отстоящих друг от друга на одно и тоже расстояние щелей. Расстояние d между серединами соседних щелей называется периодом решетки. 23.Условие главных максимумов для диф. решётки.

d sin  = ±m, m=0,1,2,3... для перпендикулярного падения лучей d(sin  - sin ) = ±m, m=0,1,2,3... для лучей, падающих под углом

24.Угловая дисперсия и разрешающая сила решётки.

Угловая дисперсия: где - угловое расстояние между спектральными линиями, отличающиеся по длине d.

Разрешающая сила: R=mN, где m- порядок спектра, N- число щелей

25.Критерий разрешения Рэлея

Два близких максимума воспринимаются раздельно, если середина одного максимума совпадает с краем другого.

2 6.Формулы Френеля для нормального падения света

27.Угол Брюстера

Угол, удовлетворяющий условию: tg=n₁₂ называется углом Брюстера. При падении света под углом Брюстера отраженный и преломлённый лучи перпендикулярны.

28.Полное внутреннее отражение.

Явление, при котором световая волна проникает во вторую среду на расстояние порядка длины волны и затем возвращается в первую среду, называется полным внутренним отражением.

29.Оптическая ось кристалла

Оптической осью анизотропного кристалла в точке О называют прямую, проходящую через точку О перпендикулярно к плоскости кругового сечения оптической индикатрисы.

ИНДИКАТРИСА (франц. indicatrice, букв. — указывающий), в оптике — графическое изображение зависимости характеристик светового поля (яркости, поляризации света) или оптических характеристик среды (показателей преломления, отражательной способности) от направления.

30.Кристаллы КРИСТАЛЛЫ (от греч. krystallos, первонач. — лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку). Кристаллы обладают симметрией атомной структуры, соответствующей ей симметрией внешней формы, а также анизотропией физических свойств (см. Симметрия кристаллов). Кристаллы — равновесное состояние твердых тел: каждому веществу, находящемуся при данных температуре и давлении, в кристаллическом состоянии соответствует определенная атомная структура. При изменении внешних условий структура кристаллов может измениться (см. Полиморфизм). Большинство природных и технических твердых материалов являются поликристаллами, одиночные кристаллы называются монокристаллами. 31.Лучевая скорость

Лучевой скоростью называется скорость переноса энергии линейно поляризованной плоской монохроматической волной. Лучевая скорость совпадает с вектором Пойнтинга

32.Обыкновенная и необыкновенная волны

Обыкновенным называется луч, подчиняющийся обычному закону преломления

Необыкновенным называется луч, для которого отношение синусов угла падения и угла преломления не остаётся постоянным при изменении угла падения.

33.Эффект двойного лучепреломления

Двойным лучепреломлением называется раздвоение лучей света при преломлении на поверхности кристалла.

34.Призма Николя

Система из 2х кристаллических слоев из исландского шпака склееного канадским бальзамом. 35.Четвертьволновая и полуволновая пластинки

Двоякопреломляющая кристаллическая пластинка называется:

четвертьволновой, если её толщина d такова, что оптическая разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами s=(2m+l)/4

полуволновой, если s=(2m+l) /2

36.Фотоупругость и электрооптический эффект

Фотоупругостью, или пьезооптнческнм эффектом, называется возникновение оптической анизотропии в первоначально изотропных твердых телах под действием механических напряжений. Фотоупругость - следствие зависимости диэлектрической проницаемости вещества от деформации и проявляется в виде двойного лучепреломления и дихроизма, возникающих под действием механических нагрузок. При одноосном растяжении или сжатии изотропное тело приобретает свойства оптически одноосного кристалла с оптической осью, параллельной оси растяжения или сжатия. При более сложных деформациях, например при двухстороннем растяжении, образец становится оптически двухосным.

Фотоупругость обусловлена деформацией электронных оболочек атомов и молекул и ориентацией оптически анизотропных молекул либо их частей, а в полимерах - раскручиванием и ориентацией полимерных цепей. Для малых одноосных растяжений и сжатий выполняется соотношение Брюстера: Dn = kP,где Dn -величина двойного лучепреломления (разность показателей преломления, обыкновенной и необыкновенной волн); Р - напряжение; k - упругооптическая постоянная (постоянная Брюстера) 37.Оптическая активность

Оптической активностью называется свойство в-ва поворачивать плоскость поляризации световой волны, проходящей через него.

38.Магнитное вращение плоскости поляризации.

Оптически неактивные вещества под действием магнитного поля приобретают способность вращать плоскость поляризации света, распространяющегося вдоль направления поля. Это явление называется эффектом Фарадея

39.Комплексный показатель преломления.

40.3акон ослабления света в в-ве.

Если мощность пучка, вошедшего в слой вещества толщиной /, равна /₀, то, мощность пучка при выходе из слоя

где * - удельный показатель поглощения света, рассчитанный на единицу концентрации с вещества, определяющего поглощение; с зависит от природы и состояния вещества и от дли] волны проходящего излучения.

41.Ширина спектральной линии.

Шириной спектральной линии называют интервал частот между точками ее контура, для которых g²=l/2g²_max

42.Диснерсия света.

Дисперсией света называют явление зависимости абсолютного показателя преломления вещества от частоты света.

ДИСПЕРСИЯ ВОЛН, зависимость фазовой скорости гармонических волн в среде от частоты их колебаний. Дисперсия волн наблюдается для волн любой природы. Наличие дисперсии волн приводит к искажению формы сигнала (напр., звукового импульса) при распространении в среде. Дисперсия света наблюдается в виде разложения света в спектр, напр. при прохождении его сквозь стеклянную призму. Дисперсия света при преломлении обусловлена зависимостью показателя преломления n среды от частоты w света; в прозрачном веществе наблюдается увеличение n с ростом w (нормальная дисперсия), возможно и уменьшение n с увеличением w (аномальная дисперсия).

43.Фазовая и групповая скорости. Фазовая - -скорость переменного волнового фронта (поверх. Равн.фазы.)

Групповая - - скорость импульса как целого.

ФАЗОВАЯ СКОРОСТЬ, скорость _ф, с которой перемещается в пространстве фаза  плоской монохроматической волны y = A·sin. Здесь A — амплитуда, — фаза волны ( — длина волны,  — расстояние от источника волн, T — период колебаний, t — время). Если фаза =const, то _ф=/T.

ГРУППОВАЯ СКОРОСТЬ, величина, приближенно характеризующая распространение негармонической волны (она является суперпозицией группы гармонических волн). Если форма волны изменяется в результате дисперсии волн в среде не очень быстро, то можно рассматривать распространение негармонической волны как целого с групповой скоростью, отличной от фазовых скоростей ее гармонических составляющих. Групповая скорость характеризует скорость переноса энергии волной.