просто теория (1023465), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Поляризатором называется устройство, поглощающее свет, поляризованный в одной пл-ти, но пропускающее свет, поляризованный в перпендикулярной пл-ти. Плоскость поляризации прошедшего света наз-ют пл-тью пропускания поляризатора. Если линейно поляризованный свет интенсивностью I₀ пропустить через поляризатор, пл-ть пропускания которого составляет угол ϕс пл-тью колебаний световой волны, то интенсивность прошедшей волны будет составлять I = I₀ cosϕ(закон Малюса).

Объясняется это тем, что линейно поляризованный свет с амплитудой А₀ представляет собой сумму двух линейно поляризованных волн: волна, поляризованная в пл-ти пропускания (ее амплитуда = A₀ cosϕ),

пройдет черех поляризатор без изменений, а вторая волна будет поглощена.

пов-ти металла) получается эллиптический поляризованный свет). В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения (на рис. эти колебания обозначены точками), в преломленном луче – колебания, параллельные плоскости падения (на русунке они изображены двусторонними стрелками). Степень поляризации зависимость от угла падения. Обозначим через θ_Бр угол,

удовлетворяющий условию tgθ_Бр = n₁₂ , где n₁₂ -- показатель преломления второй среды преломления относительно первой. При угле падения θ₁ равном θ_Бр , отраженный луч

полностью поляризован (он содержит только колебания, перпендикулярные к пл-ти падения). Степень поляризации преломленного луча при угле падения, равномθ_Бр , достигает наибольшего значения, однако этот луч остается поляризованным только частично. tgθ_Бр = n₁₂ --

закон Брюстера, а угол θ_Бр называют углом

Брюстера.

Легко убедиться в том, что при падении света под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Степень поляризации отраженного и преломленного лучей при различных углах падения можно получить с помощью формул Френеля. Эти ф-лы вытекают из условий, налагаемых на электромагнитное поле на границе поле на границе двух диэлектриков.

35. Тепловое излучение. Тела, нагреты до достаточно высоких температур, светятся. Свече­ние тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым излучением. Тепловое излучение явля­ется самым распространенным в природе, совер­шается за счет энерги теплового движения атомов и молекул в-ва (т.е. за счет его внутренней энергии) и свойственно всем телам при темпера­туре выше 0 К. Тепловое излучение характеризу­ется сплошным спектром, положение максимума которого зависит от температуры. При высоких температурах излучаются короткие (видимые и ультрафиолетовые) электромагнитные волны, при низких – преимущественно длинные (инфра­красные). Тепловое излучение – практически единственный тип излучения, который может быть равновесным. Предположим, что нагретое тело помещено в полость, ограниченное идеально отражающей оболочкой. С течением времени, в р-тате непрерывного обмена энергией между телом и излучением, наступит равновесие, т.е. тело в единицу времени будет поглощать столько же сколько и излучать.

2. Магнитное вращение пл-ти поляризация (Эффект Фарадея). Оптически неактивные в-ва приобретают способность вращать пл-ть поляризации под действием магнитного поля. Это явление наблюдается при распространении света вдоль направления намагниченности. Поэтому для наблюдения эффекта Фарадея в полюсных наконечниках электромагнита просверливаются отверстия, через который пропускается световой луч. Исследуемое в-во помещается между полюсами электромагнита. Угол поворота пл-ти q> пропорционален пути £ , проходимому светом в в-ве, и намагниченности в-ва. Намагниченность в свою очередь пропорциональна напряженности магнитного поля Н. Поэтому можно написать, что (р = VIH , V - удельное вращение, зависит от длины волны. Направление вращения определяется направлением магнитного поля. От направления луча знак вращения н.з.. Поэтому если, отразив луч зеркалом, заставить его пройти через намагниченное в-во еще раз в обратном направлении, поворот плоскости поляризации удвоится. Оптически активные в-ва под действием магнитного поля приобретают дополнительную способность вращать пл-ть поляризации, которая складывается с их естественной способностью

R

v T

37. Законы теплового излучения абсо­лютно черного тела (Закон Стефана Больцмана). Тело наз-ся черным (абсолютно черным), если оно при любой температуре полностью поглощает всю энергию падающих на него электромагнитных волн независимо от их частоты, поляризации (упорядочивания светового в-ра) и направления распространения. Следовательно, коэф-т поглощения абсолютно черного тела (АЧТ) тождественно равен единице. Спектральная плотность энергетической светимости АТЧ зависит только от частоты V излучения и термодинамической температуры Т тела. Закон Кирхгофа: Отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности н.з. от природы тела; оно является для всех тел универсальной ф-цией частоты.

Для

'v T

(длины волны) и температуры:

v T

черного тела A_v j =1, поэтому из закона К. вытекает, что R_v j для черного тела равна r_v j . Таким образом, универсальная функция Кирхгофа r_v j есть не что иное, как спектральная

плотность энергетической светимости черного тела. Энергетическая светимость АТЧ зависит только от температуры, т.е. Энергетическая светимость АТЧ пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры:

К_э = аТ , где <Т -- постоянная Больцмана. Этот

закон - закон Стефана-Больцмана. Задача оты скания вида функции Кирхгофа (выяснения спектрального состава излучения ЧТ): Эксперименты

следствие ф-лы Планка. Согласно квантовой теории Планка, атомные осцилляторы излучают энергию не непрерывно, а определенными порциями — квантами, причем энергия ванта пропорциональна частоте колебания

£q = hv = he IX , где h = 6,625-10 ³⁴ Дж-с-

2nv²

hv

постоянная Планка. Т.к. излучение испускается порциями, то энергия осциллятора (стоячей волны) Б может принимать лишь определенные дискретные значения, кратные целому числу эл-тарн порций энергии е₀ : S = nh V (п=0,1,2,...). Ф-ла Планка (нахождение универсальной

кТ

функции Кирхгофа): г°

-1

1

2лкс²

_еЬс1Ж _j

м

М

1

'А Т

'со Т

Лж2с2 e^h(0lkT -1 спектральные плотности энергетической светимости ЧТ, X — длина волны, (О — круговая частота, с - скорость света в вакууме, к -постоянная Больцмана, Т - термодинамическая температура, h - постоянная Планка, % — постоянная Планка, дел. на 2ж =

1.05 • 10~³⁴ Дж ■ с . Следствие: если

hv«kT, то e^hv,kT -l^hv/kT и из ф-лы Планка следует ф-ла Релея-Джинса:

₀ 2nv² hv 2nv² ,„

r_v и = —-—кТ . В области

с² hvlkT с²

больших частот hv » кТ и единицей в знаме

41. Формула Релея-Джинса. Попытка теоретического вывода зависимости универсальной функции Кирхгофа. В данном случае был применен закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Формула Релея-Джинса для спектральной плотности энергетической светимости имеет вид

r_v j = —kl , где kT - средняя энергия

с осциллятора с собственной частотой V .

Для осциллятора, совершающего колебания, средние значения кинетической и потенциальной энергий одинаковы, поэтому средняя степень каждой колебательной степени свободы

Is) = кТ . Ф-ла Р.-Д. согласуется с

экспериментальными данными только в области достаточно малых частот и больших температур. В области больших частот она резко с ними расходится. Если попытаться получить закон Стефана-Больцмана, то получается абсурд, т.к. вычисленная с использованием ф-лы Р.-Д. энергетическая светимость черного тела

R_e = fr_{v T}dv = ^f fv2dv

Jo ' с Jo

время как по з. Стеф.-Больц.

R_e пропорциональна четвертой степени

температуры.

42. Оптическая пирометрия. Законы теплового излучения используются для измерения температуры раскаленных и самосветящихся тел (например, звезд). Методы измерения высоких температур, использующие зависимость спектральной плотности энергетической светимости тел от температуры, называются оптической пирометрией. Приборы для измерения температуры нагретых тел по интенсивности их теплового излучения наз-ся пирометрами. В зависимости от того, какой закон теплового излучения используются при измерении температуры радиационную, цветную и яркостную температуры. 1. Радиационная температура – это такая температура черного тела, при которой его энергетическая светимость

R_e

dv равна энергетической светимости

Jo

Rj = аТ исследуемого тела. В данном случае

регистрируется энергетическая светимость исследуемого тела и по закону С.-Б.вычисляется

4,

Т =^]R_T /а .

его радиационная температура. v/ij

Радиационная температура всегда меньше истинной температуры тела. 2. Цветовая температура. Для серых тел (серое тело - тело, поглощательная способность которых меньше 1, но одинакова ля всех частот и зависит только от температуры, материала и состояния пов-ти тела) спектральная плотность энергетической светимости R_ZT = А_тг_ят , где А_т = const<l/.

Следовательно распределение энергии в спектре
излучения серого тела такое же, как и в

45. Энергия, масса и импульс фотона. Свет испускается, поглощается и распространяется дискретными порциями (квантами), названными фотонами. Энергия фотона е₀ = h V . Его масса находится из закона взаимосвязи массы и энергии: Ylly =hvlc . Фотон - элементарная

частица, которая всегда (в любой среде) движется со скоростью с и имеет массу покоя, равную нулю. Следовательно масса фотона отличается от массы таких эл-тарных частиц, как электрон, протон и нейтрон, которые обладают отличной от нуля массой покоя и могут находиться в состоянии покоя. Импульс фотона р_у получим, если в общей ф-ле теории относительности

E = Jm₀c +pc (Е - полная энергия) положить массу покоя фотона «г₀ = 0:

р_г = Е₀ Iс = hvIс . Следовательно, фотон, как

и любая другая частица, характеризуется энергией, массой и импульсом. 46. Фотоэффект. Гипотеза Планка, решившая задачу теплового излучения черного тела, получила подтверждение и дальнейшее развитие при объяснении фотоэффекта - явление, открытие которого сыграло важную теорию в становлении квантовой теории. Различают

е , тогда получим ф-лу

2яйv -hv/kT

е , эта ф-ла совпадает с ф-

с²

лой г°_т ~ v e "^iV , причем аi=h/k

40. Закон Вина. Опираясь на законы термо- и электродинамики, Вин установил зависимость длины волны /l_max , соответствующей

максимуму функции Гд j , от температуры Т.

Согласно закону смещения Вина, Л^^ =ЫТ

(где г, т = —г„т ).

Л² '

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)