- •Предмет физики
- •Раздел 1. Физические основы механики.
- •Глава 1. Кинематика.
- •§1.1. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности.
- •§1.2. Кинематика поступательного и вращательного движений.
- •§1.3. Закон (кинематическое уравнение) движения
- •§1.4. Скорость
- •§1.5. Ускорение
- •§1.6. Равномерное и равнопеременное движения.
- •§ 1.7. Связь между линейными и угловыми кинематическими характеристиками.
- •§ 1.8. Краткие итоги главы 1.
- •§ 1.9. Примеры
- •Глава 2. Динамика
- •§2.1. Задача динамики. Динамические характеристики
- •§2.2. Виды сил.
- •§2.4. Момент инерции.
- •§2.5. Момент силы.
- •§2.6. Уравнение динамики
- •§2.7. Итоги главы 2.
- •П римеры
- •Глава 3. Законы сохранения в механике.
- •§ 3.1.Фундаментальный характер законов сохранения
- •§ 3.2. Закон сохранения импульса.
- •§3.3.. Работа силы. Мощность.
- •§ 3.4. Механическая энергия.
- •§ 3.5. Закон сохранения механической энергии
- •§ 3.6. Столкновения тел
- •§ 3.5. Закон сохранения момента импульса
- •§ 3.6. Итоги главы 3
- •Примеры
- •Глава 4. Элементы специальной теории относительности
- •§ 4.1. Закон сложения скоростей. Постулат о скорости света
- •§ 4.2. Релятивистское сокращение длины и замедление времени
- •§ 4.3. Релятивистская динамика
- •Примеры
- •Раздел 2. Электромагнетизм
- •Глава 5. Электростатика
- •§ 5.1.Электрический заряд. Закон Кулона.
- •§5.2. Электрическое поле. Напряженность.
- •§ 5.3. Теорема Гаусса.
- •§ 5.4. Потенциал и работа электростатического поля.
- •§ 5.5. Связь напряженности и потенциала электростатического поля.
- •§ 5.6. Электростатическое поле в веществе.
- •§ 5.7. Электроемкость. Конденсатор.
- •§ 5.8. Энергия электрического поля.
- •Глава 6. Постоянный электрический ток.
- •§ 6.1. Электрический ток: сила тока, плотность тока
- •§ 6.2. Механизм электропроводности
- •§ 6.3. Законы постоянного тока.
- •§ 6.4. Работа и мощность тока
- •Глава 7. Магнитное поле тока
- •§ 7.1 Магнитное взаимодействие. Магнитное поле
- •§ 7.2. Закон Био-Савара-Лапласа
- •§ 7.3. Вихревой характер магнитного поля.
- •§ 7.4. Действие магнитного поля на токи и движущиеся электрические заряды
- •§ 7.5. Магнитное поле в веществе
- •Глава 8. Явление электромагнитной индукции
- •§ 8.1. Основной закон электромагнитной индукции
- •§ 8.2. Самоиндукция и взаимная индукция
- •§ 8.3. Энергия магнитного поля
- •§ 8.4. Вихревое электрическое поле. Уравнения Максвелла
- •Раздел 3. Физика колебаний и волн
- •Глава 9. Свободные и вынужденные колебания
- •§ 9.1. Гармонический осциллятор
- •Подведем итоги:
- •§ 9.2. Примеры гармонических осцилляторов.
- •1) Физический маятник
- •§ 9.3. Затухающие колебания
- •§9.4. Вынужденные колебания. Резонанс.
- •Глава 10. Волны
- •§ 10.1.Упругие волны
- •§ 10.2. Электромагнитные волны
- •§ 10.3.Энергия волн
- •§ 10.4. Волны и передача информации
- •Глава 11. Волновая оптика
- •§ 11.1.Световая волна
- •§ 11.2. Интерференция. Когерентность.
- •§ 11.3.Способы наблюдения интерференции света
- •§ 11.4. Дифракция. Условия ее наблюдения. Принцип Гюйгенса - Френеля
- •§ 3.5. Метод зон Френеля.
- •§ 11.6. Дифракция на щели. Дифракционная решетка как спектральный прибор.
- •§ 11.7. Голография
- •§ 11.8. Поляризация света.
- •§ 11.9. Рис. 3.12 Получение и применение поляризованного света
§ 11.7. Голография
Голография – способ записи и воспроизведения объемного изображения объекта. Волны, отраженные разными точками объекта, имеют три характеристики: амплитуду, частоту и фазу. Амплитуда содержит информацию о яркости (отраженной энергии), частота – о цвете, фаза – о расстоянии до источника. Латинское слово «голос» означает «весь». Голограмма сохраняет и воспроизводит полную информацию о световых волнах, рассеянных объектом, поэтому изображение объекта выглядит точно так же, как сам объект. На фотографии сохраняется информация о яркостном контрасте различных участков объекта, а на цветной еще и их цвет. Фотографическое изображение плоское, в нем отсутствует информация о фазах волн, пришедших из разных точек объекта. Фаза сохраняется в интерференционной картине, она получается при сложении двух когерентных лучей. Голография требует когерентный источник света, им является лазер - достижение второй половины XX века. Именно тогда и появилась голография.
На рис. 58-а приведена схема записи голограммы. Лазерный пучок делится на два. Первый (опорный) отражается от зеркала З и падает на фотопластинку Ф. Второй пучок (предметный) рассеивается объектом П. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля каждая точка предмета, куда падает свет, является вторичным точечным источником, и испущенные им лучи попадают во все точки фотопластинки и там интерферируют с опорными лучами. Изображение объекта на фотопластинке представлено интерференционной картиной в виде микроскопических областей максимумов и минимумов. После проявления фот опластинка становится голограммой, хранящей в себе полную информацию о том, как выглядит объект, однако ничего похожего на изображение объекта не ней не увидеть. Голограмма представляет собой совокупность дифракционных решеток с разнообразными неупорядоченно расположенными элементами. Схема воспроизведения изображена на рис. 58-б. Опорная волна, дифрагируя на голограмме, как бы вычитается из суммарной волны. Остается только ее предметная часть, которая интерферировала с опорной, и наблюдатель Н, глядя сквозь голограмму как через окно, видит ее. Изображение объекта в точности воспроизводит предмет. Смещая глаз, можно видеть предмет в разных ракурсах, как если бы он там был. Восстановленное изображение предмета является дифракционным максимумом первого порядка. Еще один симметричный этому максимум расположен по другую сторону от голограммы.
Два важных замечания: полное изображение объекта восстанавливается по любому кусочку голограммы, но при этом страдает качество (свойство дифракционной решетки); если при восстановлении использовать волны с другой длиной, нежели при записи, то пропорционально изменятся размеры изображения по сравнению с размерами объекта.
Самостоятельно найдите примеры применения голографии.
§ 11.8. Поляризация света.
С
Рис. 60
П усть поляризатор пропускает световые волны, в которых колебания Е происходят в определенном направлении. Назовем это направление осью поляризатора. Свет беспрепятственно проходит сквозь поляризатор, если в падающем луче плоскость колебаний Е совпадает с осью поляризатора, и полностью задерживается им, если плоскость колебаний перпендикулярна оси поляризатора. Пусть плоскость поляризации составляет угол φ с осью поляризатора. Разложим вектор Е на две составляющих, одна из них Е параллельна оси поляризатора, другая Е - перпендикулярна ей (рис. 61). Через поляризатор пройдет только свет с составляющей Е=Еcosφ. Человеческий глаз не воспринимает направление колебаний Е, а реагирует на интенсивность света, пропорциональную квадрату амплитуды. Следовательно, интенсивность I прошедшего через поляризатор света уменьшится по сравнению с интенсивностью I0 падающего на него света в соответствии с формулой:
I = I0 cos2φ (11.8.1)
Эта формула выражает закон Малюса и может быть использована для определения, является ли падающий свет линейно поляризованным. Если вращать поляризатор вокруг луча линейно поляризованного света, то за один его оборот интенсивность прошедшего света будет изменяться, дважды достигая максимума и дважды обращаясь в ноль, как указано в формуле (11.8.1). Если на поляризатор падает естественный свет, то при вращении поляризатора интенсивность прошедшего света не будет изменяться и составит половину от интенсивности падающего естественного света. Получит е этот результат самостоятельно, используя формулу (11.8.1) и соображения, отраженные на рис. 59 и 61. На рис 62 показано совместное действие двух поляризаторов, стоящих друг за другом. Первый превращает естественный свет в поляризованный, второй играет роль анализатора, отличающего поляризованный свет от неполяризованного с помощью закона Малюса.
.
Рис. 3.14