9. Энергия электромагнитных волн. Давление электромагнитных волн.

Энергия электромагнитных волн. Электромагнитные волны переносят энергию. Объемная плотность энергии электромагнитного поля W складывается из объемных плотностей W_эл и W_м электрического и магнитных полей:

W = W_эл + W_м = ε₀εE²/2 + μ₀μH²/2

Давление электромагнитных волн. Если электромагнитные волны поглощаются или отражаются телами, что было подтверждено Г Герцем, то из теории Максвелла следует, что электромагнитные волны сообщают телу некоторый импульс, т.е. должны оказывать на тела давление. Однако значение этого давления ничтожно мало.Механический импульс, сообщаемый единице поверхности в единицу времени, равен давлению Р на поверхность. Следовательно, в случае поглощающей поверхности Р = W/С, где W – энергия электромагнитного поля. Выражая импульс как Р = mC (поле в вакууме распространяется со скоростью С), получим Р = mC = W/С, откуда W = mC².Это соотношение между массой и энергией электромагнитного поля является универсальным законом природы.

10. Основные законы геометрической оптики.

Закон прямолинейного распространения света: свет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно. Этот закон является приближенным, так как при прохождении света через очень малые отверстия наблюдаются отклонения от прямолинейности, тем большие, чем меньше отверстие.

Закон независимости световых пучков: эффект, производимый отдельным пучком, не зависит от того, действуют ли одновременно остальные пучки или они устранены. Пересечения лучей не мешают каждому из них распространяться независимо друг от друга. Разбивая световой пучок на отдельные световые пучки, можно показать, что действие выделенных световых пучков независимо. Этот закон справедлив лишь при не слишком больших интенсивностях света. При интенсивностях, достигаемых с помощью лазеров, независимость световых лучей перестает соблюдаться.

Закон отражения: отраженный от границы раздела двух сред луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром, проведенным к границе раздела в точке падения; угол отражения равен углу падения.

Закон преломления: луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред

sini₁/sini₂ = n₁₂ = n₂/ n₁ , очевидно sini₁/sini₂ = V₁/ V₂ где n₁₂ – относительный показатель преломления второй среды относительно первой. Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления n₁₂ = n₂/ n₁.Абсолютным показателем преломления среды наз. величина n, равная отношению скорости С электромагнитных волн в вакууме к их фазовой скорости V в среде: n = С/ V.

11. Фотометрические величины и их единицы.

Фотометрия – раздел физики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников.

1.Энергетические величины:

Поток излучения Ф_е – величина, численно равная отношению энергии W излучения ко времени t, за которое излучение произошло: Ф_е = W/ t, ватт (Вт).

Энергетическая светимость (излучательность) R_е – величина, равная отношению потока излучения Ф_е , испускаемого поверхностью, к площади S сечения, сквозь которое этот поток проходит: R_е = Ф_е / S, (Вт/м²) т.е. представляет собой поверхностную плотность потока излучения.

Энергетическая сила света (сила излучения) I_e определяется с помощью понятия о точечном источнике света – источнике, размерами которого по сравнению с расстоянием до места наблюдения можно пренебречь. Энергетическая сила света I_e величина, равная отношению потока излучения Ф_е источника к телесному углу ω, в пределах которого это излучение распространяется: I_e = Ф_е /ω

Энергетическая яркость (лучистость) В_е – величина, равная отношению энергетической силы света ΔI_e элемента излучающей поверхности к площади ΔS проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения: В_е = ΔI_e / ΔS. (Вт/ср.м²)

Энергетическая освещенность (облученность) Е_е характеризует степень освещенности поверхности и равна величине потока излучения, падающего на единицу освещаемой поверхности. (Вт/м²) 2.Световые величины.

Основной световой единицей в СИ является сила света – кандела (кд), которая равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10¹² Гц

Определение световых единиц аналогично энергетическим. Для измерения световых величин используют специальные приборы – фотометры.

Световой поток. Единицей светового потока является люмен (лм). Он равен световому потоку, излучаемому изотропным источником света с силой в 1 кд в пределах телесного угла в один стерадиан (при равномерности поля излучения внутри телесного угла): 1 лм = 1 кд·1ср. ; 1 лм = 0,00146 Вт.

Освещенность Е - величина, раная отношению светового потока Ф, падающего на поверхность, к площади S этой поверхности: Е = Ф/S, люкс (лк).1 лк – освещенность поверхности, на 1 м² которой падает световой поток в 1 лм (1лк = 1 лм/м²).

Яркость R_C (светимость) светящейся поверхности в некотором направлении φ есть величина, равная отношению силы света I в этом направлении к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению: R_C = I/(Scosφ). (кд/м²).