- •Методическое пособие для учащихся вуЗов По дисциплине: физика.
- •Оглавление
- •Колебания и волны Механические колебания Свободные колебания.
- •Гармонические колебания.
- •Незатухающие колебания
- •Частота, период, циклическая частота, амплитуда, фаза колебаний.
- •Смещение, скорость, ускорение колеблющейся системы частиц.
- •Энергия гармонических колебаний.
- •Математический маятник, физический маятник, пружинный маятник.
- •Метод векторных диаграмм. Сложение колебаний одного направления.
- •Биения. Сложение перпендикулярных колебаний. Затухающие механические колебания.
- •Уравнение затухающих колебаний. Амплитуда, частота, коэффициент затухания.
- •Логарифмический декремент затухания, время релаксации, добротность колебательной системы.
- •Вынужденные колебания.
- •Явление механического резонанса.
- •Резонансная частота.
- •Резонанс.
- •Волны в упругой среде.
- •Уравнение плоской бегущей волны.
- •Отличие от уравнения колебаний.
- •Типы волн: продольные и поперечные, плоские, сферические.
- •Волновая поверхность, волновой фронт.
- •Волновое уравнение.
- •Частота, период, длина волны.
- •Свойства волн.
- •Энергия волны.
- •Поток энергии.
- •Вектор Умова.
- •Стоячие волны.
- •Интерференция.
- •Координаты пучностей и узлов стоячей волны.
- •Отличие бегущих волн от стоячих.
- •Электромагнитные волны. Гипотеза Максвелла.
- •Источники электромагнитных волн. Волновое уравнение.
- •Скорость распространения электромагнитных волн.
- •Связь со скоростью света в вакууме.
- •Свойства электромагнитных волн: поперечность, синфазность колебаний векторов напряженностей электрического и магнитного полей.
- •Энергия электромагнитных волн.
- •Вектор Пойнтинга.
- •Шкала электромагнитных волн.
- •Оптика. Геометрическая и волновая оптика.
- •Границы применимости.
- •Принцип Ферма.
- •Полное внутреннее отражение.
- •Интерференция.
- •Оптическая длина пути.
- •Расчет интерференционной картины от двух источников.
- •Координаты минимумов и максимумов интенсивности.
- •Интерференция в тонких пленках.
- •Полосы равной толщины.
- •Кольца Ньютона.
- •Применение интерференции.
- •Просветление оптики.
- •Дифракция.
- •Принцип Гюйгенса-Френеля.
- •Метод зон Френеля.
- •Дифракция Френеля.
- •Пятно Пуассона.
- •Дифракция в параллельных пучках. Дифракционная решетка.
- •Период дифракционной решетки.
- •Поляризация света.
- •Естественный и поляризованный свет.
- •Плоскость поляризации. Степень поляризации.
- •Закон Малюса.
- •Анализаторы и поляризаторы.
- •Закон Брюстера.
- •Двойное лучепреломление.
- •Интерференция поляризованного света.
- •Оптическая ось кристалла.
- •Главное сечение кристалла.
- •Оптически активные вещества.
- •Вращение плоскости поляризации.
- •Электрооптический эффект Керра.
- •Дисперсия света.
- •Нормальная и аномальная дисперсия.
- •Поглощение света веществом.
- •Закон Бугера-Ламберта.
Просветление оптики.
Просветле́ние о́птики — нанесение для увеличения светопропускания (прозрачности) объектива на поверхность линз, граничащих с воздухом, тончайшей плёнки, преломляющая способность которой меньше преломляющей способности стекла линз.
Толщина такой плёнки, например из кремниевой кислоты, равняется 1/4 длины световой волны. Только в этом случае лучи, отражённые от её наружной и внутренней сторон, погасятся вследствие интерференции и их интенсивность станет равной нулю. Коэффициент преломления просветляющей плёнки должен равняться квадратному корню коэффициента преломления оптического стекла линз.
Просветляющая плёнка уменьшает светорассеяние, что увеличивает контраст оптического изображения, отчего фотографии получаются более детализированными.
Просветлённый объектив требует бережного обращения, так как плёнка, нанесенная на поверхность линз, легко повреждается. Особенно она разрушается маслом и жиром, попадающим на линзу.
Дифракция.
Дифра́кция све́та - отклонение света от прямолинейного распространения при прохождении его через малое отверстие или узкие щели (0,1-1,0 мм). В этом случае лучи света распространяются не только прямо, но и в стороны, отчего вокруг светлого кружка или светлой полосы появляется цветная кайма - дифракционные кольца или полосы. Первые легко наблюдать, если смотреть сквозь малое отверстие на стоящий недалеко источник света. Чем меньше отверстие, тем больше диаметр первого кольца дифракции. С увеличением отверстия его диаметр уменьшается. Дифракция ухудшает резкость изображения при очень сильном диафрагмировании объектива. Она начинает сказываться с относительного отверстия 1:8-1:11.
Принцип Гюйгенса-Френеля.
Гюйгенса-Френеля принцип, приближённый метод решения задач о распространении волн, особенно световых. Согласно первоначальному принципу Х. Гюйгенса (1678), каждый элемент поверхности, которой достигла в данный момент волна, является центром элементарных волн, причём огибающая этих элементарных волн будет волновой поверхностью в следующий момент времени (рис. 1); обратные элементарные волны (пунктир на рис. 1) не должны приниматься во внимание. Этот принцип позволяет упростить задачу определения влияния всего волнового процесса, совершающегося в некотором объёме пространства, на какую-либо точку, сведя её к вычислению действия на данную точку произвольно выбранной волновой поверхности. Принцип Гюйгенса даёт объяснение распространения волн, согласующееся с законами геометрической оптики, но не объясняет явлений дифракции (см. Дифракция волн). О. Ж. Френель (1815) дополнил принцип Гюйгенса, введя представление о когерентности элементарных волн и их интерференции.
Согласно Г. - Ф. п., волновое возмущение в некоторой точке Р (рис. 2) можно рассматривать как результат интерференции элементарных вторичных волн, излучаемых каждым элементом некоторой волновой поверхности. На рис. 2 такой поверхностью является сферическая поверхность волны AOB, излучаемой точечным источником S. Если рассматривается распространение волн, ограниченное каким-либо препятствием (например, отверстие в непрозрачном экране, как на рис. 2), то целесообразно выбрать волновую поверхность так, чтобы она касалась краев препятствия.