просто теория (1023465)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

1. Электромагнитная природа света. Т.к. свет представляет собой электромагнитные волны, то в основе волновой оптики лежат уравнения Максвелла и вытекающие из них соотношения для электромагнитных волн. Согласно электромагнитной теории Максвелла

— = ■Sql = п , где с и v соответственно скорости

v

распространения света в среде с диэлектрической
проницаемостью s и магнитной

проницаемостью ц и в вакууме. Это соотношение
связывает оптические, электрические и
магнитные постоянные вещ-ва. По

к)

Максвеллу, е и // -- величины, не зависящие от длины волны света, поэтому электромагнитная теория не могла объяснить явление дисперсии (зависимость показателя преломления от длины волны). Значения показателя преломления характеризуют оптическую плотность среды (оптически более и менее плотные среды). Длина световой волны в среде с показателем п связана с

длиной волны в вакууме: X =

п

2. Сложение колебаний световых волн. В клас­сической волновой оптике рассматриваются среды, линейные по своим оптическим св-вам, т.е такие, диэлектрическая и магнитная проницаемость которых н.з. от интенсивности света. Поэтому в волновой оптике справедлив принцип суперпозиции волн. Явления, наблюдающиеся при распространении света в оптически нелинейных средах, исследуются в нелинейной оптике. Нелинейные оптические эффекты становятся существенными при очень больших интенсивностях света, излучаемого мощными лазерами. Пусть две волны одинаковой частоты, накладываясь друг на друга, возбуждают

3. Когерентность и интерференция световых волн. Явление интерференции света состоит в отсутствии суммирования интенсивностей световых волн при их наложении, т.е. во взаимном усилении этих волн в одних точках пространства и ослаблении – в других. Необходимым условием интерференции волн является их когерентность. Этому условию удовлетворяют монохроматические волны одинаковой частоты (неограниченные в пространстве волны одной определенной и строго постоянной частоты). Так как ни один реальный источник не дает строго монохроматического света, то волны, излучаемые любыми независимыми источниками света, всегда некогерентны (например, две лампочки). Однако из-за поперечности электромагнитных волн условие их когерентности еще не достаточны для получения интерференционной картины. Необходимо, кроме того, чтобы колебания векторов Е электромагнитных полей интерферирующих волн совершались вдоль одного и того же или близких направлений. Продолжительность процесса излучения света атомом t~10^-8 с. За этот промежуток времени возбужденный атом, растратив свою избыточную энергию на излучение, возвращается в нормальное (невозбужденное) состояние и излучение им света прекращается. Затем, спустя некоторый промежуток времени атом может вновь возбудиться и начать излучать свет. Такое прерывистое излучение света атомами в виде отдельных кратковременных импульсов – цугов волн – характерно для любого источника света независимо от специфических особенностей тех процессов, которые происходят в источнике и вызывают возбуждение его атома.

4. Расчет интерференционной картины от двух источников. Расчет интерференционной картины для двух источников можно провести используя две узкие параллельные щели, расположенные достаточно близко друг к другу.

Щели Si и S₂ находятся на расстоянии d друг от
друга и являются когерентными источниками
света. Интерференция наблюдается в

произвольной точке А экрана, параллельного обеим щелям и расположенного от них на расстоянии 1, причем l»d. Начало отсчета выбрано в точке О, симметричной относительно щелей. Интенсивность в любой точке А экрана, лежащей на расстоянии х от О, определяется оптической разностью хода А = sj - s₂ (разностью оптических длин проходимых волнами путей). Из рисунка имеем: s₂ = l² + (x + dl2)²;s² =l² +(x-dl2)² откуда

2

Si = 2xd или

А = s₂ - Si = 2xd l{s_x + s₂ ) -Из условия l»d

следует, что s-i + s₂~ 21 поэтому А = xd 11.

Подставив найденное значение А в условия интерференционного максимума и минимума: А = ±тЛ₀(т = 0,1,2,3...) и.

5. Пространственная и временная коге­рентность. Любой монохроматический свет можно представить в виде совокупности сме­няющих друг друга независимых гармонических цугов. Средняя продолжительность одного цуга 1'_ког называется временем когерентности. Коге­рентность существует только в пределах одного цуга, и время когерентности не может превышать время излучения, т_ког < т. Если волна распро­страняется в однородной среде, то фаза колеба­ний в определенной точке пространства сохраня­ется только в течении времени когерентности. За это время волна распространяется в вакууме на расстояние 1_ког = ст_ког , называемое длиной

когерентности. Отсюда следует, что наблюдение интерференции света возможно лишь при опти­ческих разностях хода, меньших длины коге­рентности для используемого источника света. Чем ближе волна к монохроматической, тем меньше ширина спектра ее частот и больше ее время когерентности, а следовательно и длина когерентности. Когерентность колебаний, кото­рые совершаются в одной и той же точке про­странства, определяемая степенью монохрома­тичности волн, называется временной когерент­ностью.

Наряду с временной когерентностью, для описа­ния когерентных свойств волн в плоскости, пер­пендикулярной направлению их распростране­ния, вводится понятие пространственной коге­рентности. Два источника, размеры которых позволяют (при необходимой степени монохро­матичности света) наблюдать интерференцию, называются пространственно когерентными.

и S₂,

7 . Способы получения интерференционных картинок. Для осуществления интерференции света необходимо получить когерентные световые пучки, для чего применяются различные приемы. До появления лазеров во всех приборах для наблюдения интерференции света когерентные пучки получали разделением и последующим сведением световых лучей, исходящих из одного и того же источника. Практически это можно осуществить с помощью экранов и щелей, зеркал и преломляющих тел. 1. Метод Юнга. Источником света служит ярко освещенная щель S, от которой световая волна падает на две узкие равноудаленные щели S₁

параллельные щели S. Таким образом, щели Si и S₂ играют роль когерентных источников. Интерференционная картина (область ВС) наблюдается на экране Э, расположенном на некотором расстоянии параллельно Si и S₂. 2. Зеркала Френеля. Свет от источника S падает расходящимся пучком на два плоских зеркала АiО и А₂О, расположенных относительно друг друга под углом, лишь немного отличающимся от 180° (угол <^>мал).

Световые пучки, отразившиеся от обоих зеркал, можно считать выходящими из мнимых

источников Si и S₂ , являющихся мнимыми

изображения

8. Интерференция тонких пленок. В природе часто можно наблюдать радужное окрашивание тонких пленок (масляные пленки на воде, мыльные пузыри и т.д.) возникающее в р-тате интерференции света, отраженного двумя поверхностями пленки. Пусть на плоскопараллельную прозрачную пленку с показателем преломления n и толщиной d под углом i падает плоская монохроматическая волна (для простоты рассм. один луч).

На поверхности пленки в точке О луч разделится на два: частично отразится от верхней поверхности пленки, и частично преломится. Преломленный луч, дойдя до точки С, частично преломится в воздух (n₀=1), и частично отразится и пойдет к точке В. Здесь он опять частично отразится (этот ход луча в дальнейшем из-за малой интенсивности не рассматриваем) и преломится, выходя в воздух под углом i. Вышедшие из пленки лучи 1 и 2 когерентны, если оптическая разность их хода мала по сравнению с длиной когерентности падающей волны. Если на их поставить собирающую линзу, то они сойдутся в одной

А = +(2т + l)/l₀ / 2 , получим, что максимумы интенсивности будут наблюдаться при

xmax

= ±т — Л₀ d

а минимумы – при

Расстояние между двумя

1_Ч1 , х_тт=±(т + -)-А₀.

соседними максимумами (или минимумами) называемое шириной интерференционной полосы

Ах

равно:

Zq . Ах не зависит от порядка

в некоторой точке пространства колебания одинакового направления: ^jcos(fl); + a_l),A₂cos{mt + а₂) . Амплитуда результирующего колебания в данной точке будет: А² = А² + А₂ + 2A_[A ₂ cosS, где S = а₂ - Щ ■ Если разность фаз

S возбуждаемых волнами колебаний остается постоянной во времени, то волны наз-ся когерентными

интерференции (величины т) и является постоянной для /, d, Л₀ . Ах обратно

пропорционально d, след. при большом расстоянии между источниками, например, d « / , отдельные полосы становятся неразличимыми. Из двух предпоследних формул следует так же, что интерференционная картина , создаваемая на экране двумя когерентными источниками света, представляет собой чередование светлых и темных полос, параллельных друг другу. Главный максимум, соответствующий т=0, проходит через точку О. Вверх и вниз от него, на равных расстояниях располагаются максимумы (минимумы) первого (т=1) и других порядков. Описанная картина справедлива только лишь при освещении монохроматическим светом. Если использовать белый свет, то интерференционные максимумы для каждой длины волны будут смещены друг относительно друга и иметь вид радужных полос. Только для т=0 максимумы всех длин волн совпадают, а в середине экрана будет наблюдаться белая полоса

из точек Р фокальной плоскости линзы и дадут интерференционную картину, которая определится оптической разностью хода между интерферирующими лучами. Оптическая разность хода, возникающая между двумя интерферирующими лучами от точки О до плоскости АВ: А = п{ОС + СВ) - {ОА ±Л₀/2) где показатель преломления окружающей среды принят равным 1, аЯ₀ / 2 обусловлен потерей

полуволны при отражении света от границы раздела. Если n>n₀ (n<n₀), то потеря полуволны произойдет в точке О (С) и Л₀ /2 будет иметь знак минус (плюс).

ми S в зеркалах. Мнимые источники Si и S₂ взаимно когерентны, и исходящие из них световые пучки, встречаясь друг с другом, интерферируют в области взаимного перекрывания (на рисунке это зеленая область©). Интерференционная картина наблюдается на экране на экране Э, защищенного от прямого попадания света заслонкой З 3. Бипризма Френеля. Она состоит из двух одинаковых, сложенных основаниями призм с малыми преломляющими углами. Свет от источника S преломляется в обеих призмах, в результате чего

за бипризмой распространяются световые лучи, как бы исходящие из мнимых источников S₁ и S₂ , являющихся когерентными. Таким образом, на поверхности экрана (в области выполненной в цвете) происходит наложение когерентных пучков и наблюдается интерференция.

6. Оптическая длина пути. Пусть разделение на две когерентные волны происходит в одной определенной точке О. До точки М, в которой наблюдается интерференционная картина, одна волна в результате преломления ni прошла путь Si, вторая - в среде П2 — путь S2- Если в точке О фаза колебаний равна COt, то в точке М первая волна возбудит колебание

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ответов (шпаргалок)