Физика. Лекции 3-й семестр. Лектор: Смирнов в.И.

04.09.06. Теория Максвелла

- вектор диэлектрического смещения.

- вектор магнитной индукции

- напряженность магнитного поля

- объёмная плотность заряда

- плотность тока

- плотность тока смещения

1). Теорема Остроградского-Гаусса

2).

3). Закон электромагнитной индукции (переменное магнитное поле порождает электрическое поле)

4). Закон полного тока

5).

6).

Пусть ,

Можем записать иначе

1.

2.

3.

4.

- оператор Набла

- орты (правая тройка)

Вывод волновых уравнений для ииз уравнений Максвелла.

, где - произвольное возмущение.

,

Вакуум: м/c

Свойство электромагнитных волн.

Плоская э/м волна- одно из решений волновых уравнений.

, где , где- радиус-вектор,

- уравнения волнового фронта

Уравнение плоскости

- нормаль плоскости волнового фронта

- совпадает по направлению с

Задача: найти соотношение.

Введём:

Аналогично: ,

1). Электромагнитная волна- поперечная (направление колебаний направлению распространения)

2). и взаимно ортогональны,

3). - правая тройка ортогональных векторов.

4). Синфазность колебаний и

5). Не нужна среда распространения.

Для синусоидальной монохроматической волны:

Энергия электромагнитной волны.

Объёмная плотность энергии.

Плотность потока энергии

(- вектор Пойнтинга )

Интенсивность

07.09.06.

Импульс электромагнитной волны.

Плотность импульса:

По закону сохранения импульса:

- объёмная плотность (среднее значение)

(- коэффициент отражения )

В расчёте на

(формула для давления)

Давление- это изменение импульса отраженной волны в расчёте на единичную площадку в единицу времени

Давление солнечных лучей у поверхности Земли:

(П.Н.Лебедев) 1895г.

Качественное объяснение светового давления.

Характеристики плоской синусоидальной волны.

Волна называется плоскополяризованной, если векторсовершает колебания в одной плоскости, перпендикулярной плоскости распространения.

Плоскопараллельная неполяризованная

(естественный свет)

- плоскость поляризации- плоскость колебаний

, ,

,

- световой вектор,

, где - волновое число

- круговая частота,

,

- фаза

- амплитуда волны

- период колебаний

Длина волны - расстояние, на которое смещается волновой фронт за время, равное периоду колебания.

(среднее )

«Наклонная» волна.

- радиус-вектор, характеризующий положение некоторой точки в пространстве.

- волновой вектор

, ,,

Шкала электромагнитных волн.

Источниками электромагнитных волн являются переменные токи и заряды, движущиеся с ускорением.

Электрический диполь:

- плечо диполя

Элементарный момент диполя (дипольный электрический момент):

Осциллирующий диполь- источник электромагнитных волн- модель излучающего атома

ИК- волны, образованные вращением и колебанием молекул

Рентген- колебания внутри оболочек

Гамма-колебания- колебания протонов

11.09.06.

Интерференция света.

Интерференция света- явление усиления или ослабления интенсивности света при наложении двух световых волн.

В данном явлении нет противоречия Закону Сохранения Энергии, так как энергия просто перераспределяется.

Свет (источники света) называется когерентным, если разность фаз в каждой точке остаётся постоянной.

Иными словами, если волны (источники) когерентны.

Интерференция когерентных волн.

Введем понятия интерференционного поля (ИП) и интерференционной картины (ИК).

ИК- чередование тёмных и светлых пятен в виде полос, колец и т.д. на плоскости или экране.

при

то есть когда

при то есть когда

Видность ИК.

При

«Стоячая» волна как пример интерференционного света.

«Стоячая» волна- это электромагнитное поле, возникающее в результате наложения двух встречных волн.

, ,

Цифрами на рисунке обозначены места, узлы, точки, где частота колебаний равна нулю.

- длина стоячей волны.

Интерференция двух плоских волн.

- волновой вектор 1-й волны

- волновой вектор 2-й волны

У направлен вдоль биссектрисы угла

, - период ИК в плоскости

(встречные волны)

Интерференция волн от точечных источников.

Точечные источники.

В точке волны можно приближенно считать сферическими и плоскими.

При иданная задача сводится к задаче интерференции плоских волн.

18.09.06.

- комплексная амплитуда 1-й волны

- комплексная амплитуда 2-ой волны

где

определяет когерентность.

Когерентность- способность к интерференции.

- уравнение интерференции частично когерентных волн.

- степень пространственно-временной когерентности, количественная мера степени согласованности колебаний вектора в двух точках пространства в разные моменты времени, сдвинутые на.

При

1). - абсолютно когерентное сложение.

При

2). - абсолютно когерентное (фотометрическое) сложение.

Степень когерентности даёт долю когерентной составляющей общей интенсивности.

Видность ИК:

При .

Измерение видности ИК позволяет непосредственно определить степень когерентности.

Временная когерентность.

- степень временной когерентности.

Интерферометр Майкельсона.

ПП- полупрозрачная пластина.

Измеряют

Время когеренции- характерное время затухания от. По ГОСТу беретсяот максимального значения.

Если когеренция существует. Есликогеренцией пренебрегаем.

Длина когерентности.

Длина когерентности- расстояние, которое проходит волновой фронт за время когеренции.

Иногда когерентность определяется как разность ??? интерференционной картины.

Физический смысл времени высвечивания диполя.

Волновой цуг

- начальная амплитуда колебания диполя.

- коэффициент затухания

Время цуга =

Цуг:

Лазерное излучение- max когеренции.