- •Методическое пособие для учащихся втуЗов 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.
- •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.
- •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.
Принцип Ферма.
Полное внутреннее отражение.
ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ электромагнитных волн, происходит при прохождении их из среды с большим показателем преломления n1 в среду с меньшим показателем преломления n2 под углом падения a, превышающим предельный угол aпр, определяемый соотношением sinaпр=n2/n1. Полным внутренним отражением объясняется блеск капелек росы, бриллианта, распространение света по световодам. Впервые полное внутреннее отражение описано в 17 в. И. Кеплером как прямое следствиезакона преломления света.
Свет как электромагнитная волна.
СВЕТОВАЯ ВОЛНА - электромагнитная волна видимого диапазона длин волн (см. Свет).Частотасветовойволны(илинаборчастот) определяет "цвет".Энергия, переносимая световой волной, пропорциональна квадрату ее амплитуды.
Диапазон световых волн.
Диапазон световых волнлежит между 4 550 (фиолетовый цвет) и 7 600 (красный цвет)ангстрем. Скорость распространения света 300 000 км в секунду
Принцип Гюйгенса.
Когерентность волн.
Волны и возбуждающие их источники называются когерентными, если разность фаз волн не зависит от времени. Волны и возбуждающие их источники называются некогерентными, если разность фаз волнизменяется с течением времени. Формула для разности фаз:
, где,,
– скорость распространения волны, одинаковая для обеих волн в данной среде. В приведенном выше выражении от времени зависит только первый член. Две синусоидальные волны когерентны, если их частоты одинаковы (ω1= ω2), и некогерентны, если их частоты различны.
Для когерентных волн (ω1= ω2= ω) при условии α2- α1= 0
,
.
Амплитуда результирующих колебаний в любой точке среды не зависит от времени. Косинус равен единице, а амплитуда колебаний в результирующей волне максимальна во всех точках среды, для которых, гдеили, (так как)
Величина называется геометрической разностью хода волн от их источников B1и B2, до рассматриваемой точки среды.
Амплитуда колебаний в результирующей волне минимальна во всех точках среды, для которых
, где,
или
.
При наложении когерентных волн квадрат амплитуды и энергия результирующей волны отличны от суммы квадратов амплитуд и суммы энергий накладываемых волн.
Интерференция.
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ВОЛН - явление, наблюдающееся при одновременном распространении в пространстве нескольких волн и состоящее в стационарном (илимедленно изменяющемся) пространственном распределении амплитуды и фазы результирующейволны. Интерференция волн возможна, еслиразностьфаз волн постоянна во времени, т. е.волныкогерентны (см.Когерентность). Интерференция волн возникает для волн любой природы и частоты.
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА - пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух илинескольких световых волн; частныйслучайинтерференции волн. Интерференция света наблюдается на экранеилииной поверхности в виде характерного чередования светлых и темных полосилипятен (для монохроматического света)илиокрашенных участков - для белого света.
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ РАДИОВОЛН - может происходить за счет взаимодействия прямой волныс отраженной от поверхности Землиилиот ионосферы; волн, прошедших разные пути в тропосфере,иливолн, отраженных разными участками ионосферы, и др.