3. Опыт Юнга. Когерентность волн. Временная и пространственная когерентность.

Опыт Юнга. Источником света служит ярко освещенная щель S (рис. 245), от которой световая волна падает на две узкие равноудаленные щели S₁ и S₂,параллель­ные щели S. Таким образом, щели S₁ и S₂ играют роль когерентных источников.

Интерференционная картина (область ВС) наблюдается на экране (Э), расположенном на некотором расстоянии параллельно S₁ и S₂. Как уже указывалось, Т. Юнгу принадлежит первое наблюдение явления интерференции.

 

Когерентные волны - волны, характеризующиеся одинаковой частотой и постоянством разности фаз в заданной точке пространства.Когерентность волн является необходимым условием получения устойчивой интерференционной картины.

Временная когерентность - состояние, при котором световые волны на протяжении своего периода проходят данную область в пространстве за одно и то же время. 

Пространственная когерентность - это когерентность света в направлении, перпендикулярном лучу (поперек луча).

Билет 17

1. Интерференция монохроматических волн. Интерференция света. Интенсивность волны.

Явление перераспределения энергии в пространстве при наложении когерентных световых волн называется интерференцией. Из опыта следует, что при освещении какой-либо поверхности несколькими источниками света освещенность поверхности монотонно убывает по мере удаления от источников. : никакой интерференционной картины не наблюдается. Объясняется это тем, что естественные источники света не когерентны. Когерентные световые волны можно получить, разделив волну, излучаемую одним источником, на две части. Если заставить эти две волны пройти разные оптические пути, а затем наложить их друг на друга- наблюдается интерференция.

Интерференция света — перераспределение интенсивности света в результате наложения(суперпозиции) нескольких световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной.

Интенси́вность волны — скалярная физическая величина, количественно характеризующая мощность, переносимую волной в направлении распространения.

 

2. Дисперсия света. Разложение света в спектр. Нормальная и аномальная дисперсия.

Дисперсия – зависимость показателя преломления вещества от длины волны.

 - дисперсия вещества

В электронной теории дисперсия рассматривается как результат взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны.

По характеру распределения значений физической величины спектры могут быть дискретными (линейчатыми), непрерывными (сплошными), а также представлять комбинацию (наложение) дискретных и непрерывных спектров.

Нормальная дисперсия света - увеличение показателя преломления вещества с уменьшением длины волны света. 

Аномальная диспе́рсия — вид дисперсии света, при которой показатель преломления среды уменьшается с увеличением частоты световых колебаний.

,где   — показатель преломления среды,

 — частота волны.

3. Вывод волнового уравнения для электромагнитных волн из уравнений Максвелла.

Билет 18

1.Поляризация света при двойном лучепреломлении в анизотропных средах.

Двойно́е лучепреломле́ние — эффект расщепления в анизотропных средах луча света на две составляющие. Двойным лучепреломлением называют явление разделения естественного света на два излучения с взаимно ортогональными линейными поляризациями. При двойном лучепреломлении обыкновенный и необыкновенный лучи оказываются поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях.

2. Расчёт интерференционной картины. Максимумы и минимумы интерференции.

Максимумы интенсивности волны будут наблюдаться в точках, где выполняется условие минимумы - в точках, где

3. Звук. Скорость звука в газах.

Звук, в широком смысле — упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания; в узком смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека.Как и любая волна, звук характеризуется амплитудой и спектром частот. Обычно человек слышит звуки, передаваемые по воздуху, в диапазоне частот от 16—20 Гц до 15—20 кГц[1]. Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком; выше: до 1 ГГц, — ультразвуком, от 1 ГГц — гиперзвуком. Среди слышимых звуков следует также особо выделить фонетические, речевые звуки и фонемы (из которых состоит устная речь) и музыкальные звуки (из которых состоит музыка).Различают продольные и поперечные звуковые волны в зависимости от соотношения направления распространения волны и направления механических колебаний частиц среды распространения.

Скорость звука в однородной жидкости (или газе) вычисляется по формуле:

,где   — адиабатическая сжимаемость среды;   — плотность.

Для газов эта формула выглядит так:

,где   — показатель адиабаты: 5/3 для одноатомных газов, 7/5 для двухатомных (и для воздуха), 4/3 для многоатомных;   — постоянная Больцмана;   —универсальная газовая постоянная;   — абсолютная температура в кельвинах;   — температура в градусах Цельсия;   — молекулярная масса;   — молярная масса. По порядку величины скорость звука в газах близка к средней скорости теплового движения молекул и в приближении постоянства показателя адиабаты пропорциональна квадратному корню из абсолютной температуры.

Билет 19