
- •Волновое уравнение электромагнитной волны, решение волнового уравнения. Амплитуда, частота, волновой фронт, поляризация и энергия электромагнитной волны.
- •Когерентность и интерференция световых волн.
- •Полосы равной толщины и полосы равного наклона.
- •Дифракция света. Дифракция сферической волны на круглом отверстии. Зоны Френеля.
- •Преломление и отражение света на границе двух сред. Интерверенция поляризованных лучей.
- •Амплитудный и энергетический коэффициент отражения. Зависимость коэффициента отражения от угла падения. Угол Брюстера.
- •Поляризация света. Поляризация при отражении и преломлении света.
- •Закон Малюса. Степень поляризации.
- •Основные фотометрические величины. Поглощение света веществом.
- •Оптические постоянные вещества в области полос поглощения. Аномальная дисперсия.
- •Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа.
- •Абсолютно чёрное тело. Законы его излучения. Оптическая пирометрия.
- •Квантовая природа излучения. Квант энергии электромагнитного излучения.
- •Постулаты Эйнштейна теории относительности. Фотон, масса и импульс фотона.
- •Эффект Комптона, внешний и внутренний фотоэффект. Закон сохранения энергии и импульса при взаимодействии фотона с веществом.
- •Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц, волны де-Бройля.
- •Масса и энергия релятивистских частиц. Соотношение неопределенностей.
- •Волновая функция. Принцип суперпозиции. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
- •Энергетические уровни, волновые функции и квантовые числа атомов на примере атома водорода.
- •Спектральные серии излучения атома водорода. Правила отбора для дипольных переходов.
- •Магнитный момент атома, его связь с орбитальным моментом. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона.
- •Основы зонной теории твердых тел (металлы, полупроводники и диэлектрики).
- •Собственные и примесные полупроводники. Свободные и связанные заряды.
- •Прохождение частиц сквозь потенциальный барьер.
- •Строение и основные свойства атомного ядра.
Оптические постоянные вещества в области полос поглощения. Аномальная дисперсия.
Аномальная
дисперсия, вид дисперсии света, когда
показатель преломления среды уменьшается
с увеличением частоты световых колебаний.
, где
— показатель преломления среды,
—
частота волны.
Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа.
Тепловым излучением называется излучение нагретых тел. Все тела обладают тепловым излучением. Основная особенность теплового излучения – равновесность (тепловое излучение – это единственное равновесное излучение). Это означает, что количество излученной энергии и количество поглощенной в замкнутой системе равны. все остальные виды излучений наз. люминесценциями.
Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии излучающего тела и зависящее только от температуры и оптических свойств этого тела
Основные характеристики.
Энергетическая светимость
Спектральная плотность энергетической светимости.
Энергетическая светимость – это количество энергии испускаемой с единицы площади за единицу времени. R(T)=d2W/(dSdT);(Вт/м2)
Спектральная
плотность энергетической светимости
– это количество тепловой энергии
испускаемой с единичной поверхности в
единицу времени в интервале частот
от
до
+d
.
r(λ,T)=d2W/(dSdtdλ)=dR/dλ
(Вт/м2м)
R=
Закон
Кирхгофа:
отношение спектральной плотности
энергетической светимости к поглощательной
способности при данной длине волны и
температуре есть универсальная функция.
r(λ,T)arT=
r(λ,T)/
a(λ,T)
Абсолютно чёрное тело. Законы его излучения. Оптическая пирометрия.
Абсолютно черное тело – это тело, если оно при любой температуре полностью поглощает всю энергию падающих на него электромагнитных волн независимо от их частоты, поляризации и направления распространения.
М
одель
а.ч.т. – это полость с отверстием больших
размеров произвольной формы с
теплоизолированными стенками и зеркальной
внутренней поверхностью. Отверстие
является а.ч.т. Свет попадает в отверстие
, многократно отражаясь внутри полости.
Вероятность выхода луча
0.Отверстие
излучает энергию в виде тепла.Тело
называется абсолютно черным (абс.ч.т.),
если его поглощательная способность
для излучения всех частот. Тогда,
Поэтому
равновесное излучение наз. также черным
излучением. Т.к.
,
а равновесное излучение изотропно, то
излучательная способность абс.ч.т.
одинаково по всем направлениям.
Распределение энергии в спектре абс.ч.т
Квантовая природа излучения. Квант энергии электромагнитного излучения.
Согласно Энштейну эл излучение поглощается в-вом отдельными порциями света - квантами.
Кол-во поглощаемых в-вом квантов энергии определяется концентраией атомов, молеку, составл это в-во.Квантовая природа эл магнитного излучения подтверждается так и при фотоэффекте.
Постулаты Эйнштейна теории относительности. Фотон, масса и импульс фотона.
Первый постулат – принцип относительности, утверждающий равноправие инерциальных систем отсчёта. Это означает, что все физические процессы в инерциальных системах отсчёта описываются одинаковым образом. Второй постулат Эйнштейна, утверждающий, что скорость света c не зависит от скорости движения источника и одинакова во всех инерциальных системах отсчёта. Именно при помощи этого постулата и принципа относительности Альберт Эйнштейн в 1905 г. получил преобразования Лоренца с фундаментальной константой c, имеющей смысл скорости света. Распространение света нужно рассматривать не как непрерывный волновой процесс, а как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, движущихся со скоростью с распространение света в вакууме. Эти кванты электромагнитного излучения получили название фотонов. Фотоны как квазичастицы света обладают не только энергией но и массой т. Масса фотона находится с помощью выражения для энергии микрочастицы в релятивистской механике: е = тс2.
Следовательно,
- масса фотона
Введенное таким способом понятие массы
фотона существенно отличается от
понятия массы обычных микрочастиц.
Фотон не обладает массой покоя, т. е. для
него mп
= 0.
И
мпульс
р
фотона
можно выразить через волновой вектор
k=(2n/X)n
(n
— единичный вектор нормали к фронту
волны), т. е.
Наличие у фотона импульса экспериментально проявляется в давлении света на твердые тела и газы .Фотон как элементарная частица обладает спином, равным 1 (в единицах Н), и, следовательно, относится к классу бозонов.