- •1. Принцип Ферма. Законы геометрической оптики
- •2. Закон преломления света на границе двух сред. Полное внутреннее отражение
- •3. Тонкая линза. Основные определения. Построение изображений.
- •5. Кривая видности. Световой поток. Сила света. Закон освещенности. Яркость. Светимость. Световые единицы
- •6. Интерференция световых волн. Принцип Гюйгенса. Когерентные волны. Условия наблюдения максимума и минимума интенсивности света
- •7. Сложение двух цилиндрических когерентных волн. Ширина интерференционной полосы
- •8. Интерференция. Принцип Гюйгенса. Способы наблюдения интерференции. Зеркала Френеля.
- •9. Интерференция. Принцип Гюйгенса. Интерференция в тонких пленках, полосы равной толщины. Кольца Ньютона.
- •10. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция света на круглом отверстии и круглом диске.
- •11. Дифракция Фраунгофера от щели. Количество минимумов. Угловая ширина центрального максимума.
- •12. Дифракционная решетка. Ширина центрального и первого главного максимума. Дисперсия и разрешающая сила дифракционной решетки.
- •13. Поляризация света. Естественная, линейная и круговая поляризации. Степень поляризации. Закон Малюса.
- •14. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера.
- •15. Тепловое излучение. Энергетическая светимость. Испускательная и поглощательная способность тела. Закон Кирхгофа.
- •16. Тепловое излучение. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Формула Планка.
- •17. Фотоэффект. Формула Эйнштейна. Красная граница фотоэффекта.
- •18. Фотоны. Энергия и импульс фотона. Эффект Доплера.
- •19. Гипотеза световых квантов. Фотон. Корпускулярно-волновой дуализм света.
6. Интерференция световых волн. Принцип Гюйгенса. Когерентные волны. Условия наблюдения максимума и минимума интенсивности света
Под интерференцией света обычно понимают широкий круг явлений, в которых при наложении световых волн результирующая интенсивность не равна сумме интенсивностей отдельных волн: в одних местах она больше, в других – меньше, т.е. возникают чередующиеся светлые и темные участки – интерференционные полосы. Интерференция – это перераспределение светового потока при наложении двух (или более) когерентных световых волн, в рез-те чего, в одних местах возникают максимумы, а в других минимумы интенсивности.
Необх. условием интерференции любых волн, явл. их когерентность, т.е. согласованное протекание во времени и пространстве двух или нескольких волновых процессов. Строго когерентными явл. лишь монохроматические волны, т.е. волны с пост. во времени частотами, амплитудой и начальной фазой. Эти хар-ки для монохром. волн остаются постоянными бесконечно долго. Свет от реального источника не явл. монохроматическим.
Случай1. Предположим, что в некоторую точку пространства приходят две монохром. волны 1=2=, E01, E02, но эти волны распространяются в одном направлении и они линейно поляизованы. E1=E01exp(–i(t–1)), E2=E02exp(–i(t–2)), E=E1+E2
Используя определение интенсивности: I = I10+I20+2корень(I10I20)cos(), I1=1/2E012, I2=1/2E022, =2-1 Последнее слагаемое наз-ся интерференционным слагаемым. Если колебания синфазны, т.е. 2-1 равны либо 0, либо чётно число 2, 2-1=2k, k=0,1,2...
I = I10+I20+2корень(I10I20)=(корень(I1)+корень(I2))2 – максимум.
Когда в точку пространства приходят две волны в противофазе I = (корень(I1)–корень(I2))2 – минимум.
Случай2. В точку пространства приходят две линейно поляризованные волны, распростр. в одном направлении, но с разными частотами и амплитудами. В этом случае последний аргумент принимает значение cos[(2-1)+(w1-w2)t].
Случай3. (для некогерентных волн). Разность фаз хаотически изменяется во времени. Это означает, что среднее значение <cos(2-1)>t = 0, I=I1+I2 в любой точке пространства.
Принцип Гюйгенса. Когерентные волны
При обосновании волновой теории Гюйгенс предложил принцип, позволивший наглядно интерпретировать ряд волновых задач: если в некоторый момент времени задан фронт световой волны, то для определения положения фронта через промежуток времениt надо каждую точку фронта рассматривать как вторичный источник сферической волны.
Поверхность, огибающая вторичные сферические волны радиусом сt, представляет фронт волны через промежуток времени t. Но Гюйгенс не учитывал эффекты интерференции. С учетом явления интерференции вторичных волн данный принцип носит название принципа Гюйгенса–Френеля.
Временная и пространственная когерентность. Необходимое условие существования интерференции можно сформировать в следующем виде: для возникновения интерференции необходимо, чтобы разность фаз между интерферирующими волнами сохраняла свое значение за время усреднения. Поэтому и вводят понятие когерентных колебаний, для которых разность фаз за время наблюдения остается неизменной. При описании интерференционных явлений часто используют понятия временной и пространственной когерентности. Временную когерентность обычно связывают со степенью монохроматичности волн (например, в интерферометре Майкельсона), а пространственную когерентность – с геометрией эксперимента (как в опыте Юнга).
I = I10+I20+2корень(I10I20)cos(()) – интенсивность. - время когерентности. Под понимают среднее значение этих времён. =(i)/N, i – средние времена смены фазы колебаний. В общем случае является характерным временным масштабом случайных флуктуаций фазы световой волны. Путь проходимый световой волной за время называется длиной когерентности l = c.
При рассм. пространственной когерентности необх. учитывать зависимость интерференционного слагаемого
I = I1+I2+корень(I1I2)cos() – зависимость от опт. разность хода. Эта опт. разность ходя характеризует качество волны, т.е. способность разл. участков волнового фронта к взаимной когерентности. В этом случае опт. разность хода соотв. расстоянию между соотв. точками на волновом фронте.