55.Плотность энергии электромагнитного поля. Поток и плотность потока энергии электромагнитного поля.
Электромагнитное поле - особый вид материи:
- посредством которого осуществляются электромагнитные взаимодействия;
- представляющий собой единство электрического и магнитного полей.
В каждой точке электромагнитное поле характеризуется:
- напряженностью и потенциалом электрического поля; а также
- индукцией магнитного поля. Плотность энергии электромагнитного поля - физическая величина, равная отношению:
- энергии электромагнитного поля в некотором объеме; к
- величине этого объема.
В изотропной среде плотность энергии электромагнитного поля равна сумме плотностей энергий электрического и магнитного полей.
Для
электромагнитной волны плотность потока
энергии
определяется вектором Пойнтинга S (в
российской научной традиции — вектор
Умова-Пойнтинга).В системе СИ вектор
Пойнтинга равен:
—
векторному произведению напряжённостей
электрического и магнитного полей, и
направлен перпендикулярно векторам E
и H. Это естественным образом согласуется
со свойством поперечности электромагнитных
волн.
Вместе с тем, формула для плотности потока энергии может быть обобщена для случая стационарных электрических и магнитных полей, и имеет совершенно тот же вид: Сам факт существования потоков энергии в постоянных электрических и магнитных полях, на первый взгляд, выглядит очень странно, но это не приводит к каким-либо парадоксам; более того, такие потоки обнаруживаются в эксперименте.
56.Основные законы геометрической оптики.
Все законы геометрической оптики следуют из закона сохранения энергии. Все эти законы не являются независимыми друг от друга.
Закон независимого распространения лучей. Если через точку пространства проходит несколько лучей, то каждый луч ведет себя так, как если бы других лучей не было.
Закон обратимости. Траектория и длина хода лучей не зависят от направления распространения.
Закон прямолинейного распространения. В однородной среде лучи – прямые линии.
Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения γ равен углу падения α.
Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред:
57.Интерференция света.
Интерференция света, сложение световых волн, при котором обычно наблюдается характерное пространственное распределение интенсивности света (интерференционная картина) в виде чередующихся светлых и тёмных полос вследствие нарушения принципа сложения интенсивностей.
58. Дифракция света.
Дифракция света, явления, наблюдающиеся при распространении света мимо резких краёв непрозрачных или прозрачных тел, сквозь узкие отверстия. При этом происходит нарушение прямолинейности распространения света, т. е. отклонение от законов геометрической оптики. Вследствие Д. с. при освещении непрозрачных экранов точечным источником света на границе тени, где, согласно законам геометрической оптики, должен был бы происходить скачкообразный переход от тени к свету, наблюдается ряд светлых и тёмных дифракционных полос.
59. Поляризация света.
Поляризация света, одно из фундаментальных свойств оптического излучения (света), состоящее в неравноправии различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу (направлению распространения световой волны).
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА физ. характеристика оптич. излучения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, т. е. неэквивалентность разл. направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу.
60.Рассеяние и поглощение света.
Рассеивание света — вариант распространения лучей в случайных направлениях, связанный с взаимодействием излучения и вещества, а также с неоднородностями в среде или на поверхности, или передачи излучения волн между двумя системами.Рассеивание при отражении от неоднородной поверхности называется диффузным рассеянием. Большинство объектов, которые каждый видит, видимо должны осветить и рассмотреть (отражение) в виде рассеивания лучей от их поверхностей. Кроме того, это первичный механизм физического наблюдения.[3][4]Рассеивание света зависит от длины волны или частоты рассеиваемого света. Так как видимый свет имеет длину волны при рассмотрении величиной в микрон, намного меньшие длины волн не могут быть замечены даже при помощи микроскопа. Коллоидные частицы всего в 1 мкм дали возможность рассмотреть и отфильтровать непосредственно в водной среде.
Поглощение света, уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через материальную среду, за счёт процессов его взаимодействия со средой. Световая энергия при П. с. переходит в различные формы внутренней энергии среды; она может быть полностью или частично переизлучена средой на частотах, отличных от частоты поглощённого излучения.
(В повседневной жизни мы знаем, как бесцветный свет, часто называемый белым, может изменять яркость в зависимости от того, как он поглощается. Поглощение света (абсорбция) происходит во всём объёме абсорбента. От толщины слоя материала зависит то, какое количество фотонов света останется не поглощенным или не рассеянным, что объясняет, почему небо кажется более темным, а солнце в горах более ярким. Поглощение зависит от длины волны (частоты) света и обычно изменяется в зависимости от цвета поверхности. Поглощение вызвано рассеянием света (т. е. изменением какой-либо характеристики потока оптического излучения при его взаимодействии с веществом). Если рассеяние происходит без изменения длины волны, т. е. в результате столкновения частиц, меняются только их импульсы, а внутренние состояния остаются неизменными, то такое явление носит название упругое рассеяние. Неупругое рассеяние — столкновение частиц света, сопровождающееся изменением их внутреннего состояния, превращением в др. частицы или дополнительным рождением новых частиц. В таблице ниже описаны визуальные эффекты, связанные и с упругим, и с неупругим рассеянием света.)