1612045808-897604033167dc1177d2605a042c8fec (Е.И. Бутиков - Оптика 1986)

Е. И. БУТИКОВ ОПТИ 1(А Под редакцией проф. Н. И. Капитеевского Допущено Министерством вькщего и среднего специального образование СССР в качестве учебного пособил длл студентов физически» специальностей вузов МОСКВА еВЫСШАЯ ШКОЛА> 1986 ББЕ 22.34 Б 93 УДК 333 ОГЛДВЛИЮП0 Прасрн аванс Введение 12 18 25 30 35 45 50 12 1З 1Л 1.5 1.0 1.2 !.6 54 б2 бу 1.10 2.1 2.2 72 25 82 вб 2.3 2.5 2.6 102 108 115 12б 1Зб ББК 22.84 1204050000 841 20 88 Б ООЦО1) — 86 3.0 3.10 2.И 242 Рецензенты: кафедра общей физики Московского физике-техническою ннстнтутз (зкл, нлфедрой — проф.

С. П Клцицзу; проф. В. А. Фабрикант Бутиков Е. И. Б93 Оптика: Учеб. пособие дли вузов/Под ред. Н. И, Калитеевского. — М.: Высш. шк., 1986. — Ы2 сл ил. Изложение созрсиснных фундзнснтзльных понятий антики аострасио с учебнике нл основа трсбавзинн единстиз зксдсринснтн н тсарнн. Наряду с традиционными напраслин рзссиотрсны стзтистичсскне н когсрснтиыс снойстнз кзззнмонохромзтичсского нзлучсния, снсктрзльнас рззложсинс, здсктроннни тсорня дисперсии, основы нслинсйной антики. Большое ииинзнис удслсно свойстнзм лазерного излучения и ирниснсниш лазеров з фнэичсском зкснсрннснтс.

К каждому параграфу данн кантральныс вонрасы и задами. © Издктсльстао свысшия школа», 1088 Эпектромвгнитиые волны а вакууме. Испускание воли. квазимонозроматнчесиил свет Плесы е ю опедрч»~ ° анны ° аануума Понвризацмв пленник монозреььвзмчепшк волн Степина злектромагюипмьюе волны Эпарпнп злалтромегпитпвн лога» Лспусивнма зиеитромлнюмтюпп палм СФарчиюзстеюа венцы Сиантрспвиоа Разве»пенне мзлученмв иеазммононромвпиюесннд сает Слеп»рею»вшие лммнюь Поаюрмзацмв мввзниынннювоюзаюмюи ЭФФепт Зеемвнл Основы Фюпометрмм Рвспросграиеиие света в и»огранных средзх уравиаювш Мвнсеазмв дла вени в веществе Матерлалвюаюе ураанеима. Паосана монезреьювтнчаскае ванны ° нзоЧмнаей среда Ииасснюнсивв злактромпав творил дмснарсмм Йянперсмв вдели от линни после»канна дномллвива дисперсии Дисперсии ° матаапвк н плазма. Поивзаталь преломлении рамтгамоаннш лучед 3гдннерснн ° помнив мрмсвванзн Оуиюемтаиянннеп дмотарспа Пеоарот пшюрлвпаимл аннеинсд повювнпмрню ° мепнпием иове рнр4нюлт Фарадеву Рассована свата Сиороспь аваев.

Фалес»за н юру»нинка скорости Излучаем Винилова — Иареимоав 3.1 32 З.З 3.4 3.5 142 145 153 ! 61 167 175 4.! ВД 8.3 В.З 8.4 392 400 406 413 186 191 194 202 5.1 5З 418 425 434 444 456 466 5.3 9.3 9.4 9.5 9.6 211 234 247 255 5.6 5.У 6З 6.3 6.4 Законы отраженна м преломлении света Формулы Френеля Полное ютрыкенме Отрмкение света ют певеркностм металлов Световое давление. Импульс электромагнитной волны Двойное пучепреломиенме Плоские монокрюматические волны в анмзетрюпней среде. Однююсньаэ иристаллы Преломление на границе анизотропией среды. Построение Гжйгансв Попярмзацмонные призмы н июларомды Иснусствеинвв вииэетропня. ЭФФект керра Интерференции мюмекроматичесного света Иигер!Версикционпые опьпы по методу деленна волкового фронта Деление амплитуды.

Локализации мигер!рвренцмюннык полос Интерференция нваэммонокроматмческоге света. Времеинэя кюгерентность 1'ель коиечнык размеров источника света. Пространственнав июгерентность Двукиучевые ннтерферометры многюлучеавп интерференция Принцип Гжйгенсв — Фраиелю Зоны Френеля Дмсрракцнн Френеле на прямолинейном эрве экрана Дмфракцмв Фраунгюфера Гвуссоаы пучки. Оптические резонаторы Дмфранцмонные режетнн Спектральные приборы ?68 278 284 297 305 314 7.1 7.2 У.З 7.4 УЗ 7.6 УЛ 10.1 1В.З 103 10.4 10.5 10.6 Геометрическая оптика и роль дмфракцим в олтмчюскмк лриборак Основные лолюижнмв гаоткетрнческой ептмии Центрмрюванные оптические системы Ограничение светювык пучнеа в елтичесжж смстемак йберрацви юптмчесмыг систем Яркость м окал!ценность юптнчесимк иэображений Разреигаиицва стжсюбность оптмчесвмк мнструментов Физические принципы голографии Везуслеижые поиски ксветснюсиюй средьж Основные пюпоигенна частной творим отиоситвльмостм Тжгрнв относительности и жтгмна дамжущмкся тел Э!Вфаит Саньпкв.

Лазерный гироскоп термодинамика излучения. Световые кванты уеллоаое мзпученне в замкнутой полости. Черное тело Слектральнви плотность рааноаасиюге излучении. Формула Планка Световые кванты. Спонтанное н вынужденное излучении Лазеры Фотюзлентрмчесимй эффект Энергия м импульс фотона. Дуализм света Некогерентные нелннейньж эффекты Мвтермвлывле уравнении дяи нелммейнык сред Гепэрэцмя второй гармоники Параметрическое преобразование частоты Вынуткденнюе рассежже Мвндепыитвма — брмплкжна Вынужденное кембннацнонное расселине Заипжчемие Предметный уивзатель 329 337 347 352 361 365 377 479 481 488 494 497 503 507 508 Прийиеливма й й оследние десятилетия ознаменовались важ° ° ными научнымн результатамн в физической и прикладной оптике. Оптические методы и аппаратура все шире проникают в самые различные области науки и техники и играют значительную роль в ускорении научно-техиического прогресса.

В современных условннх, когда наука становится иецосредствениой производительной силой, особое значение приобретают вопросы совершенствования подготовки кадров. Курс оптики представля~т существенную,часть программы обучения будущих физиков и инженеров независимо от того, по какой специальности онн будут работать. Данное учебное пособие расширяет н углубляет учебный материал, изложенный в аВсчпювой оптике» Н.

И. Калитеевского (Мл Высш. шк., 1978). Оно предназначено для студентов физических специальностей университетов и вузов (при изучении соответствующего раздела общего курса физики), ио может быть полезно и для специалистов, работающих в области физической оптики. Потребность в новом пособии вызвана прежде всего происходящим на наших глазах бурным развитием оптики, которое связано с созданием лазеров — принципиально иовык источников когерентиого излучения. Применение лазерного излучения стремительно расширяется н охватывает практически всю экспериментальную физику, как и многие области техниии и технологии.

Лазеры ие только привели к возникновению новых современных направлений, таких как нелинейная оптика и голография„ но и оказали большое влияние на многие классические разделы оптики. Естественно, что исе зто не могло не отразиться на содержании и методах преподавания оптики, как и на общем увеличении роли этого раздела в общем курсе физики. Содержание пособия соотаетсгвуег действующей программе курса обшей физики лля физических специальностей вузои. От существующих учебных пособий оно отличается тем, что в нем в сравнительно небольшом объеме наряду с традиционными вопросами строже н подробнее, чем это обычно принято, рассматриваются статистические н когерентные свойства квазимонохроматического излучения, спектральное разложение, элентронная теория лисперсни, оптические резонаторы, разрешающая сила оптических и спектральных приборов, фотоэлектрические измерения, основы нелинейной оптики.

Большое внимание уделяется объяснению свойств лазерного излучения и применению лазеров и оптическом эксперименте. Изложение учебного материала проводится на основе электромагнитной теории света, с соблюдением требования единства теории и эксперимента, обязательного при изучении курса общей физики. Оптические явления в движущихся телах трактуются в рамках частной теория относительности, основы которой здесь лишь кратко напомниаются, так как подробное их изучение в соотпетствии с программой курса обшей физики предусматривается в разделе «Механикаэ Каждый параграф снабжен контрольными вопросами, которые помогут студенту обратить внимание иа главные положения изучаемой темы Задачи, к которым даны решения.

указания или ответы составляют органическую часть учебного материала пособии, не<хЗходимую для исчерпывакгшего понимания изучаемого вопроса. Однако приведенных в пособии задач совершенно недостаточно для активного, творческого овладения материалом. Изучение оптики, как и других разделов общей физики, немыслимо без практических занятий с решением задач н выполнением лабораторных работ, равно как и без ленпий с демонстрациями физических явлений на опыте. Несомненно, что ознакомление с волновыми свойствами оптического излучения, которым в основном посвящена данная книга, представляет собой необходимый этап при изучении современной физики. О птикой называют учение о физических явлениях, связанных с распространением н взаимоч 'действием с веществом коротких электромагнитных волн, длина которых лежит в интервале 1О 4 — 1О э м.

Большое значение этой области спектра электромагнитных волн лля практической деятельности человека гфусловлено прежде всего тем, что внутри нее в узком интервале длин волн от О, Гдо 0,7ыкм лежит участок видимого света, непосредственно воспринимаемого человеческим глазом. С точки зрения физики происходящих процессов выделение столь узкой спектральной области надиного света не имеет особого смысла, поэтому в понятие оптического диапааона включают обычно еше инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Но и длн них принятые границы спектра з значительной степени условны. По существу, они определяютси используемымн способами получения и регистрации электромагнитных волн.

Электромагнитная теория света возникла в итпге длительного развития взглядов на прирпду света. Ей предшествовала волновая теория. в которой свет рассматривался как упругое всзму~ггение, распространяющееся в гипотетическгэй среде эфире. В трудах Френеля и других выдающихся физиков прошлого столетия эта теория была доведена до высоной степени совершенства, но и то же время в ней выявились трудности принцнпиалыюго характера.

Неудовлетворительность старой волновой теории проявлялась прежде всего в том, что для объяснения наблюдаемых оптических явлений эфир приходилось наделять весьма экзотическими и противоречивымн свойствами, несовместимыми с законами механик». В середине прошлого столетия на основе связанных главным образом с исследованиями Фарадея экспериментальных открытий в области электрических н магнитных явлений Максвелл сформулировал систему ураиненнй электродинамики, подытожив все имеющиеся в этой области звания. Наиболее важным следствием уравнений Максвелла оказалась возможность существования электромагнитнык волн, распространяющихся в вакууме со скоростью, значение которой равно электродинамической постоянной с, входящей в эти уравнения. Значение с впервые было получено Кольраушем и Вебером в 1856 г.

на псноис чисто электрических измерений. Найденная таким образом скорость электромагнитных волн совпала со скоростью света в вакууме, измеренной к тому времени достаточно точно. Это сонпадение н навело Максвелла на мыслгч что свет представляет собой электромагнитные волны. Интересно, что решение центральной для оптики проблемы природы света пришло со стороны, как это часто бывает в истории науки.

Электрические и магнитные нвления изучались параллельно и независимо от оптических. Наиболее важные этапы развития физики — эта периоды великих пбпбшеннй, когда явления. казавшиеся разобгценными и не связанными между собой, неожиданно гтановятся всего лишь разными аспектами одного н того же проысса.