Физика Лекции 3-й Семестр (Часть 1) (Лекции (в электронном виде)), страница 2

при

Просветляющие покрытия.

Полосы равной толщины.

Ширина полосы?

условный минимум.

Кольца Ньютона.

В отраженном свете

В центре при (Условие минимума. Темное пятно.)

(Радиус темного кольца порядка )

Интерференция многих волн.

(Многолучевая интерференция.)

число волн.

разность фаз между двумя соседними волнами.

Метод векторных диаграмм.

Каждая волна отображается на плоскости вектором, величина этого вектора дает нам амплитуду, а ориентация в пространстве – разность фаз.

Условие главного максимума:

В общем случае:

При этом

Условие побочных минимумов:

П ри интерференция двух волн.

при

02.10.06.

Дифракция света.

Дифракция света- явление огибания световыми волнами препятствий, размер которых соизмерим с размерами световой волны и явление проникания в полость геометрической тени.

Совокупность явлений, связанных с распространением света в среде с резко выраженными оптическими неоднородностями

Отклонение световых лучей от прямолинейного распространения.

Все явления, связанные с дифракцией, следуют из уравнений Максвелла и волновых уравнений.

Принцип Гюйгенса (трактат от 1690 г.):

1. Каждая точка волнового фронта может рассматриваться как источник вторичных волн, распространяющихся со скоростью света в данной среде.

2. Огибающая вторичных волн определяет положение нового волнового фронта.

Однородная среда

Плоский фронт Сферический фронт

Неоднородная прозрачная среда

Рефракция

Луч света в неоднородной среде отклоняется в сторону оптически более плотной среды.

Проникновение в область геометрической тени.

Закон отражения и преломления света.

- волновой фронт

Френель (1816 г.)

Этот принцип получил название принципа Гюйгенса-Френеля.

Метод зон Френеля:

Волновой фронт разбивается на зоны таким образом, что излучения двух соседних зон, достигающее точки наблюдения гасят друг друга.

Эти зоны называются зонами Френеля.

- результирующая амплитуда колебаний вторичных волн от -й зоны Френеля.

Расчет радиуса -й зоны Френеля .

Дифракция Френеля на круглом отверстии.

Условие минимума - чётное число.

Условие максимума - нечётное число.

Дифракция хорошо наблюдается при малом числе зон Френеля.

Зонные пластинки.

1). Амплитудная зонная пластина (перекрываем все чётные зоны).

(усиление в раз для )

2). Фазовая пластина.

Сдвигаем фазу всех четных зон на .

(усиление в раз)

Дифракция на непрозрачном диске.

05.10.06.

Дифракция Фраунгофера (дифракция в параллельных лучах).

Дифракция Фраунгофера- наблюдается дифракционное изображение точечного источника.

Дифракция Френеля- наблюдается дифракционное изображение препятствий.

Прямоугольная щель:

- ширина щели

- угол дифракции

1). Если - четное в - минимум интенсивности.

2). Если - нечетное в - максимум интенсивности (светит одна зона).

1-й минимум:

Строгое решение.

, где - разность хода.

- число волн.

,

Для круглого отверстия.

- диаметр отверстия.

Дифракционная решетка.

- число штрихов.

- период решетки.

- ширина отдельной щели.

Условие главных максимумов.

- дифракции нет.

Дифракция на пространственной решетке.

Метод Лауэ

м, м

Рентгеновское излучение:

Дифракция на пространственной решетке возникает только при определенных углах падения.

Условие Вульфа-Брэгга.

Рентгено-структурный анализ.

1). Метод вращающегося монокристалла.

2). Метод поликристаллического образца.

09.10.06.

Геометрические аберрации Дифракция

Разрешение телескопа

- угловой предел разрешения телескопа

- радиус кружка Эйри.

- разрешающая способность.

Критерий разрешения Рэлея.

Две точки могут наблюдаться как раздельные точки, если максимум дифракционного изображения одной из них совпадает с первым нулём дифракционного изображения другой. (Критерий справедлив для точек одинаковой интенсивности).

Для глаза человека: мм мкм

(угловая минута).

м (расстояние наилучшего зрения).

мм.

Разрешение микроскопа.

, , где - показатель преломления среды между объективом и объектом.

Рентгеновская микроскопия, электронная микроскопия.

Иммерсионные объективы

Разрешение спектральных приборов.

- порядок дифракционного максимума.

- предел разрешения по длинам волн.

- спектральная

разрешающая способность.

По критерию Влея:

П орядок

При дифракции на решетке

, где - общее число штрихов

, где - общее число штрихов

Голография.

Голография- метод, основанный на интерференции и дифракции когерентного излучения.

Фотография- распределение света и тени по плоскости.

Стереофотография- комбинация двух фотографий.

1948 г. Габор (Венгрия).

Первый этап- запись.

З – зеркало О – объект

ФП – фотопластина

Второй этап- восстановление.

Основные свойства голограмм:

Holos (греч.)- весь, полный

1. Реальная трехмерность.

2. Часть голограммы сохраняет информацию о всем объекте.

16.10.06

1. На одну голограмму можно записывать несколько изображений (до семи), если использовать опорные волны под разными углами.

2. Можно получить цветное изображение, если использовать опорные волны трех разных цветов.

Существует особый вид голограмм, в которых формируется пространственная ИК (она действует как объемная решетка).

Голограмма Денисюка.

Восстанавливать голограмму Денисюка можно в естественном свете, как объемную решетку. Записывается она с помощью лазерных источников.

Голограммы используются для распознавания образов, кодирования информации, в музейных целях, а также существует голографическое кино.

Дисперсия света.

Дисперсия света- явление зависимости фазовой скорости распространения света от длины волны.

,

,

,

Явление дисперсии объясняется взаимодействием световой волны с оптическими электронами атомов и молекул среды.

- сложная немонотонная зависимость.

Нормальная дисперсия:

Аномальная дисперсия:

В области аномальной дисперсии наблюдается сильное поглощение света.

Ньютон.

Белый свет- немонохроматический, он состоит из всех цветов радуги.

Особенности прохождения световых волн через дисперсирующую среду.

Фазовая и групповая скорость.

Пример группы волн:

,

Фазовая скорость

Групповая скорость:

,

В области аномальной дисперсии и даже может быть

Классическая электронная теория дисперсии света.

, , , где - относительная диэлектрическая проницаемость среды

, где - диэлектрическая восприимчивость.

- дипольный электрический момент атома, - электрический заряд, - смещение от положения равновесия.

, где - концентрация.

- поляризуемость среды (поляризованность среды)

- вектор поляризации среды.

, - диэлектрическая постоянная, - напряженность поля световой волны.

,

- квазиупругая возвращающая сила, - коэффициент квазиупругости.

- сила «сопротивления».

- коэффициент затухания

Решение

Рассмотрим случай

, , .

,

- концентрация молекул

Коэффициент затухания , но такое на практике невозможно.

В более строгой теории - комплексная величина: æ

æ характеризует затухание волны в среде.

В случае нескольких собственных частот

19.10.06.

Поляризация света.

Поляризация света свойственна только для поперечных волн.

Поляризация характеризуется направлением колебания вектора в электромагнитной волне и изменением этого направления во времени.

С вет называется неполяризованным, если направление вектора меняется хаотически.

Равновероятно любое значение .

Свет называется линейно-поляризованным, если колебание вектора совершаются в одной плоскости.

Плоскостью поляризации называется плоскость колебаний вектора .

Кроме линейной поляризации существует еще круговая поляризация и эллиптическая поляризация.

При круговой поляризации конец вектора описывает окружность, вращаясь с постоянной угловой скоростью . Вращение может происходить по часовой стрелке и против часовой стрелки. Тогда говорят о правой или левой круговой поляризации.

При эллиптической поляризации конец вектора описывает эллипс.

Поляризация плоской монохроматической волны.

Пусть ; ;

Если , то - составляющая опережает - составляющую, если же , то - составляющая отстает от - составляющей.

Исключаем .

,