Содержание

Часть 1. Волновая оптика 3

1 Волновая теория света 3

1.1 Электромагнитные волны 3

1.2 Операторная запись уравнений Максвелла 4

1.3 Уравнение электромагнитной волны 6

1.4 Свойства электромагнитных волн 7

1.5 Шкала электромагнитных волн 9

1.6 Фазовая и групповая скорости 11

1.7 Основные фотометрические величины 13

2 Геометрическая оптика 16

2.1 Законы геометрической оптики 16

2.2 Вывод законов преломления и отражения 17

2.3 Показатель преломления 19

2.3 Принцип Ферма 22

2.5 Преломление света на сферических поверхностях 24

2.6 Фокус сферической поверхности 25

2.7 Центрированные оптические системы. Линзы 26

2.8 Формула тонкой линзы 27

2.9 Построение изображения в тонких линзах 29

2.10 Плоские зеркала 31

2.11 Сферические зеркала 33

3 Интерференция света 36

3.1 Интерференция волн 36

3.2 Условия возникновения интерференции. Когерентность 39

3.3 Способы получения интерференции 41

3.4 Влияние размеров источника. Пространственная когерентность 42

3.5 Интерференция волн, испускаемых двумя точечными источниками 45

3.6 Классические интерференционные опыты 47

3.7 Интерференция в тонких пленках 49

3.8 Интерференция в тонких пленках переменной толщины 51

3.9 Интерферометр Майкельсона 54

3.10 Многолучевая интерференция 55

3.11 Применение явления интерференции 57

4 Дифракция света 61

4.1 Принцип Гюйгенса 61

4.2 Принцип Гюйгенса-Френеля 63

4.3 Зоны Френеля 64

4.4 Применение метода зон Френеля 67

4.5 Дифракция Фраунгофера на щели 68

4.6 Дифракция от двух параллельных щелей 71

4.7 Дифракционная решетка 72

4.8 Оптические характеристики дифракционных решеток 75

4.9 Дифракция рентгеновских лучей 77

5 Поляризация света. 80

5.1 Поляризация электромагнитных волн 80

5.2 Естественный и поляризованный свет 83

5.3 Поляризация при отражении и преломлении на границе раздела двух сред 84

5.4 Оптически одноосные кристаллы 87

5.5 Оптически активные вещества 88

6 Взаимодействие света с веществом 91

6.1 Электронная теория дисперсии света 91

6.2 Нормальная и аномальная дисперсия 93

6.3 Поглощение света 94

6.4 Рассеяние света 96

Часть 2. Квантовая оптика 99

7 Тепловое излучение 99

7.1 Равновесное излучение 99

7.2 Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело 100

7.3 Законы теплового излучения 102

7.4 Формула Планка 105

8 Корпускулярные свойства света 108

8.1 Фотон. 108

8.2 Внешний фотоэффект 110

8.3 Уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта 111

8.4 Внутренний фотоэффект 113

8.5 Комптоновское рассеяние 114

8.6 Давление света 116

Часть 3. Основы атомной физики 119

9 Элементы квантовой механики 119

9.1 Гипотеза де Бройля 119

9.2 Соотношение неопределенностей 121

9.3 Уравнение Шредингера 123

9.4 Квантование атомных систем 126

9.5 Спин 127

10 Строение атомов и их оптические свойства 129

10.1 Модели атома Томсона и Резерфорда 129

10.2 Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца 131

10.3 Теория водородоподобного атома 132

10.4 Принцип неразличимости тождественных частиц. ­Принцип Паули 135

10.5 Периодическая система химических элементов 137

Часть 4. Основы физики атомного ядра 139

11 Строение атомов и их оптические свойства 139

11.1 Атомное ядро 139

11.2 Энергия связи ядра 140

11.3 Радиоактивность 142

11.4 Закон радиоактивного распада 143

11.5 Ядерные реакции 145

11.6 Термоядерный синтез 146

Приложение А. Периодическая система химических ­ элементов Д.И. Менделеева 148

Приложение Б. Радиоактивные ряды 149

187