МУ-О-24 (Волновые свойства света)

Московский гооударствениый токсический университет имени Н. Э. Бауммм ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА МемтнЪюескне учазаннл к лЖпрмлтуиоб робоме О-лт но курсу «Обнам тбнзннал Москва Издательство МП У им. Н.Э. Баумана аппо УДК 53 ББК 22.3 Ю5 РецснзентС[ Д Уиич лко Волненью свойства света: мотал. указании к В55 лабораторной рабле Ги24 по курсу М)бюая физикал 1 С. М. Внпщяктма, В. И. Вюпнякоа, Р М. 1 ледышек«, В. О. Глц . - М.: Иха- ю МГГУ им. И.

3. Баумана, 2010.. 38, [2[ с.: ия. В тсщстнчесяай мсти метод«чсс«пх указания рассмотрены ывокиыс хай«шери«~и«и с«ета «ак электрома н иой полны. а также я«асин», в которых обняру«ил«ются «спинные с«одесса света: ии срфсрс и . л фр и и ню р люи«В 'о ри т«лыюй *.мсти предложена метадию опрсделсюы тмины «олин и ориезпацип плоскости колебаний излучения зелий-вхмоямп лазара, а,зюке лоназано, «а«можне испо«мою с яалсине интерференции саста Лля поредела ия зю««затми преяомлсояя «ещссз «а, а ялленяе дифра цяи сяс а для опредюения рюмсрс«мслкит чмтиц Раздел с Интерференция с«ста» мсюди соках уюта иа нмюсаи Т.М. Глад«а«с«ой н ВО.

Гтз«лышевым. рплелм «Днфрация саста «Пслярнзапия с««ты СМ. Вишня«ооой и НИ. Виши»- «осы м. Дзя студмпоа 2-то «урсс «сох слециал настей. УДК 53 Бйн Н.З с мпу и 'та уимо, юю Цевь работы — изу генис волновых свойств света; эксперимеиталынм определение длины волны и ориентации плоскости кале. баний излучения гелий-неонового лазера; применение юьчения интерференции снега дл» определения гюказателя преломления вещее пи; применение явления дифрмщнн света для определения размеров мелких частиц. ВВЕ!2ЕНИЕ Хщ г и св ей природе - эго злскгромап износ явление, ои провалите свойства квк элсюлроиагнимнай волны, так и «отека частиц — фоюоное.

В работе СЬ24 рассматрищвггсл тогпко волновые свайно|а света. !. Сает, нли огвинческое оау ение. — это излучение электромагнитных волн в инырвале длин волн в вакууме от 1 нм до 1 мм. Ввдниый ьзсю — эю излучение элеюромапнпных июн в июсрвале длин волн в вакууме 0,38...0,7б мкм. В оптическом диапазоне, где отчспилю проввляютс» волновые свойства севы, можно наблюдать явлени» инырфаренцнн, дифракцни и ноларизации. 2. Элыснульигьп тине милы явлмотся ноиерсчнымн.

Они предсюзляют собой взаимно пеРпендикулярные колебани» напра»милостей электрического и магнгпнопт полЩ харакюрнэуемые векторами Е и Н, псргюнликугщрными щвто7гу скорости рюпространеиня полны т, который сгюанравлсн вектору Пойатинга (вектору плогностн гготоха »нерпы этщпромагннтной волны): И=ЕхН. Модуль вектора Пойнтннга численно равен щипку энергии, проходящей чсркг единичную площадку, размещенную в данной точке псрпендикуляртю направлению, в «олцюм переносится энергия в единицу времени: й= =ио, ЛИ' Лугдл где ЛИ' — энергию, падающая на ющницу плов::ддн за единицу времени; Лтг проекция един чной площадки гы пиюкссп псрпеи- дикуля/зи/ю налравасиню рвсн/юсг/мнения волны: Ьг — сдвоила вршини: и — абьеыпая плозншпь эггсргзш шюьтрсьипппного полз; о - модул фязавайс цгхтиршпрпшршгьиня волны.

У/йшелсмшогшью / электромагнитной возшм называется физическая величина, числшгно равная элергнп, перепгюимай валнпн за едилпгбг ерг.чглп через пдшш(г пюшади гюверхиасги. перпендикулярной направи:нию распрасгранеиия волны. Иштнсивнасть связан» «векшром Паугнтинга соотношением где Т вЂ” период элскцюмшлнтной водны. 3. В непроводящей нейтральной немагнитнай среде элекцгомшшпныс волны рашграагроляютса с ф юя ш4о егл ю 1 с о= зйонгпн цге ео=- 8 85 18 Ф(м; Но .— 4л-1О 'т(н/м — аюшешзиенна электрическая и магию ная оастоянныег е н Н вЂ” диэлектрическая н магнитная пронипаемаспг среды, в которой распространяется злактрамвпштиая волна; с=1/ ~ещю =3./ба м/с — элсктрсднпамиче- 1 шшя постояинаяг л= — — абсолютный показатель ареламлсния з/г/г срсдьь В вакууме, где выгюлнястся рвшнство е = н = 1, фазовэя скораать т равна скорости света.

4. Электромагнитная волна нвзывашся шояогрозяаянчегкаи, сечи компоненты векторов Е п Н элсктрамагшгпюго поля шзлны совсрвшют гармонические колебания одинаковой и шютоянной чвсюгы. Произвольную нвманохроматичсскую волну малою предшвэить в виде совокупности монсхромвтпческпк волн. 5. Векюр Е элсюрамвгнитнай волны наэывагог евеяювьги векяюроп; воздейагана на вещество сказывжг в оапошюм только эта составляющая злекгрпашипгнай шзлиы. Изменение во времсНи и пространстве праекнии свепзвогс вектора монахрамвтической волны на шшравлснпс, вдоль котарага сн шлгеблегса, описывветсв уравнеинеьг Е(г0- Ео хр(г-г(ен-3 тро)), гпе г радиус-вектор, имеквций наираатснис от некотород точки гпс стэ (например, от источнике волн) вдоль рвспространсния световой волны; Ео амплитуда колебаний вектор» мопохрпмвтиче.

ской волны Е(в нспопияцвюшей среде у плоской волны Ео пшььвусфсрическойвопны Ео-НгХ). з(4; м=2к =2в)Т- цнкличеекв» частота (Т период колебаний векторе монохроматичсской волны Тц Х =вух ллниа волны излучепи»; е г3п — фвзовяз скорость волны); А = 2кй волновое число: ро — ивчвльняя фаза коеебхннй. Напомним, что ьыюгмоя иосгрхммвм - тго геометрическое место томе пространства, в которых е ряссмвтриваемык момент времени фею васям имеет одно и та жс значение б. Электр~шиггяыикв рвссмвтриввет изяученне электромагвюных «олн «вк процесс последошпельных взаимных преврвшсний переменных электрических и магнитных полей, ркснрострмпюШихся в прасгранатзс от точки к точке.

Описание процессов распрострянсни» и взвимодсйегвия переменных полей основено ня уравнениях Максвелла В лаборяз орной рвботе в качестве источнике света используется гелий-неоновьй лазер. Длк электромагнитного излу ения лазе)м хзрвкмриы: 1) высокая стнтсиь моиокроматичносги (ЬХ 1О тнм); 2) высока» временная и пространственная когсрснпгосзтс 3) большая интенсивность; 4) мелея угловая рвсходимосзь пучка; 5) поляргповвнносгь зпвучснив.

Эпг евойспа лазерного излучения позволшот определить его волновые хврмтеристикн в оптическом дияшпоне Ллин волн в кллссичсских сяемох иптерфсрснциоиных и двфрвкционпых опытов без использование Лополннтельиых оптических элементов, таких, кяк призмы или лифрекцнонные решетки. Работа О.24 А. ИНТЕ('Цгй('Н11(ИЯ (' ВЕТА Инмерферсгндм сшяю — это явлен«с персрзсиределенгп пространстве«~год плопюспг энергии излучения врн ~гпюжснин Лвух илн негжслзких Коп:ренпзых саспягыт волн. И~перфсраиция свею используется лля сггсьтрыгынгго аивлппа света, лла точного измерения геометрически» оярамспюв (расстояний, углов), скоростей, поваштсяей преломления сред. Лля копгроля ка пспп оптических поверкноьгей линз н зеркал.

О фаюе возникновения н харакзт:ре интерференции можно су. дить ори наблюдении нгввсрфсргюрюяяен коря нзы черевовання в пространстве сблштсй повышенной и поннжшной интенсивности света. Для набгполмгия пнг рфер ншги вега нсобходн а плоскость локалшжзни интерференционной картины г. е. гювгр«носи,, на ко~арой регистрируется игперфсренция. Это мгякет быть экран (ори наблкздении интерференции глазом» фсточувсгзпюльнш поверхность фотопленки иви позер«носи, чувс гви тельного слоя фотолеюкгсра, преобразуницего э гскгромапгвтныс «сшбапия излучения в элсшрический сигнал. Стаопшгарзгая интерференция вошикшг при постоянной раэ.

ности фаз интсрферируняцнх волн. з(аатот~ может шменяться, но одинаково лля «сох ипгсрфернруюших волн. Равенство часпп интсрфуируюпгих волн назынается кг»еренввизпиыи 1(ещациоиарная интерференция наблюлдегся орн иалоякжнн волн рашых частот. В тюм сяучас ннтерферснпионная карпгпв изменяется с частотой, равной разности часты и«терфсрирующих «слн.

11усть существует когерентный оптичгхкий нмбчнтель (имен щнй «осрдинвту х = б), «озорый ппдяет плоскую монохромагичсскую световую яояну с амплнтулой колебаний Ео(г). Эта волна распрсшравяется в среде, «врактсризуемой диэлектрической з и мвгнипюй р прог цссмсстзми, фазовой скорссп,ю светя о а направлении оси ОХ. Амплитуда волны, падающей на экран н имен«пей «оорлипату х.

н некоторый произвовьный момент врь нснп ! сосзввлясг е(х, 1)- ео(г)ехр( 4(ыгг . лгг эзи) . (1.1) где ю — ирутоавя цикчическат частота оптической волны; Оо, й„= 2кЯ„саотеатстиснно «ачвльнэя фаза н волнввсс чиюю оптичщтюй волны; 2» — данна волны излучения. В лальнсйшем будем рассматривать линейно-нсляризованнсе оппгюсщю нщучение в среде без озпичсской активности и вне источников сильною мщнитищо пол», т. е.