Квантовая природа света электромагнитных излучений.

Электромагнитные излучения имеют как волновые, так и корпускулярные (корпускулярно-волновой дуализм)

Движущиеся частицы обладают как волновыми, так и корпускулярными свойствами, свет можно описать как поток в квантов

С - скорость света 3 108 м/с

 - длинна волны света

 - частота

Энергия кванта является дискретной величиной. Скорость света является универсальной постоянной характеризующей распространение электронных волн в пустоте.

Скорость распространения электромагнитных волн (фазовая скорость) зависит от свойств - скорость сета в среде.

m0 - абсолютная магнитная проницаемость среды

E0 - абсолютная диэлектрическая проницаемость среды.

Квант света называется фотоном, его импульс равен

Свет и его свойства.

Волновая теория позволяет описать два наиболее важных свойств света, его интенсивность (яркость) и цвет.

Интенсивность света определяется квадратом амплитуды волны. Цвет зависит от длины волны и частоты света. Видимый свет, (который воспринимает глаз) в диапазоне = 400 - 750 нм - это видимая область спектра. Цвет с длиной волны короче 400нм называется ультрафиолетовыми, а с длиной волн, больше 750нм называется инфракрасной.

Источники света.

Принцип Гюйгенса.

Каждую точку волны, до которой доходит световое колебание, рассматривают, как самостоятельный центр электромагнитных волн - принцип Гюйгенса.

Фронт волны представляет собой геометрическую поверхность, огибающую поверхности электромагнитных волн.

1. (На рисунке)- сферический фронт волны в момент времени t1

2.- сферический волновой фронт волны в момент времени t₂

Если источник расположен на конечном расстоянии, то фронт волны в изотропной среде( однородной) будет сферическим.

Можно получить фронт волны плоским для этого источник надо взять в бесконечности. (луна, солнце, звёзды), но пользоваться таким источником невозможно. Для измерений используют коллиматор, который имитирует бесконечность.

Коллиматор- прибор, у которого длинно-фокусный объектив и тест объект в фокальной плоскости ( шкалы, диафрагмы)

1мм = 10³мкм = 10⁷нм = 10⁷А

Показатель преломления.

Показатель преломления является отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде.

n в воздухе = 1,00029 t = 20C

Для большинства твёрдых, жидких и прозрачных тел n = от 1,3 до 1,9

Интегральное и монохроматическое излучение.

Интегральное ( полное )- суммарное излучение в широком интервале длин волн.

Монохроматическим- называется излучение одной какой-либо длины волны. Интегральное излучение даёт Солнце (естественный источник). Искусственный источник- лампа накаливания.

Монохроматическое излучение создают искусственные излучатели- ртутно-кварцевые лампы, газоразрядные лампы и другие.

Дисперсия.

Дисперсия- зависимость показателя преломления от длины волны.

n = f ()

- разложение света в спектр.

Следовательно, спектр будет состоять из монохроматических составляющих.

Дисперсия считается нормальной, если с уменьшением показателя преломления длина волны растёт. Область нормальной дисперсии описывается формулой Каши

Коэффициенты а, b и с - постоянные для каждого вещества и определяются экспериментально, если вещество поглощает часть лучей, то в области поглощения и в близи неё наблюдают аномальную дисперсию. С уменьшением показателя преломления уменьшается длина волны. На явлении дисперсии основано спектральное разложение.

Для разложение в спектр используют дисперсионные призмы, дифракционные решётки, интерферометры (Фабри Перо)

За призмой получим не прирывный сплошной спектр.

Монохроматические цвета имеют свой порядок: у фиолетовых лучей наибольший показатель преломления, поэтому они преломляются ближе к показателю призмы. Каждое вещество имеет показатель преломления по зелёной линии спектра

n_e

Hg  = 546нм

Это первая характеристика оптического материала или постоянная вещества.

1. Средняя дисперсия- это разность показателя синих лучей F = 486,1нм (Н) для красных лучей С = 656б3нм (Н)

(n_F’ – n_C’) – средняя дисперсия

3. - коэффициент дисперсии Аббе