- •1.Свет. Интерференция света. Условие максимума и минимума интерференции.
- •Интерференция световых волн.
- •2.Метод расчета интерефекационной картины от 2х. Источников.
- •3. Интерференция света в тонких пленках или полосы ровного наклона.
- •4.Полосы равной толщины или кольца Ньютона.
- •5.Дифракция света. Принцип Гюйгенса .Метод зон Френеля.
- •Метод зон Френеля.
- •6.Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.
- •7.Дифракция Фраунгофера на прямоугольной щели.
- •8. Дисперсия и разрешающая сила спектрального прибора.
- •9.Поляризация света. Закон Малюса. Вращение плоскасти поляризации. Закон Фарадея.
- •Анализ плоскополяризованного света. Закон Малюса.
- •Оптическая активность веществ. @
- •10.Методы получения поляризованного света. Закон Брюстера. 2е лучепреломление. Поляризация света при отражении и преломлениина границе раздела двух диэлектрических сред. Закон Брюстера.
- •4. 3. Поляризация света при двойном лучепреломлении.
- •11. Дисперсия света.
- •12.Рассеяние света. Закон Релея .Поглощение света. Закон Ламберта-Бугера.
- •13.Тепловое излучение и его характеристики. Закон Стефана-Больцмана.
- •6. 1. Характеристики теплового излучения. @
- •14. Закон Кирхгофа. Закон смещения вин. Закон Кирхгофа.
- •15. Ультрафиолетовая катастрофа. Постоянная Планка.
- •16. Рентгеновское излучение. Рентгеновская трубка.
- •А.Г.Столетов два года исследовал новое явление и установил следующие закономерности внешнего фотоэффекта:
- •Свет состоит из частиц – квантов;
- •Энергия кванта равна h.
- •18.Эффект Комптона. Давление света.
- •19.Гепотиза Де-Бройля. Формула Де-Бройля. Опыт подтверждающий волновый свойства микрочастиц.
- •20. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
- •21. Волновая функция. Уравнение Шредингера. Пояснение к нему. Волновая функция, её статистический смысл. Задание состояния микрочастицы.
- •Уравнение Шредингера. Физические ограничения на вид волновой функции. Стационарное уравнение Шредингера, стационарные состояния.
- •22.Квантование энергии частицы. Оценка средней энергии для разных l и m.
- •23. Модель атома по Резерфорду. Постулаты Бора.
- •1. Атом может находиться в различных состояниях, в этих состояниях электрон двигается по определенным стационарным орбитам без излучения и без потери энергии. Эти орбиты называют Боровскими орбитами.
- •24. Опыт Франка и Герца.
- •25. Атом водорода. Общая формула Бальмера.
- •26. Квантовая механическая задача об атоме водорода.
- •27. Квантовые числа m, n, l. Графическое представление энергитических параметров.
- •28. Состав ядра. Характеристики ядра. Размеры ядер.
- •29. Дефект массы. Энергия связи. Ядерные силы. Энергия связи ядра. Дефект массы.
- •Модели ядра: капельная, оболочная. Ядерные силы.
- •31.Радиактивность. Период полураспада.
5.Дифракция света. Принцип Гюйгенса .Метод зон Френеля.
Явление проникновения световых волн в область геометрической тени, огибания ими препятствий и вообще отклонение их от прямолинейного распространения было названо диф ракцией света. Дифракция явилась еще одним подтверждением справедливости волновой теории света.
Изложенный в принцип Гюйгенса помог объяснить дифракцию качественно. Поскольку вторичные источники излучают сферические волны, световое возмущение будет распространяться по всем направлениям. Значит, каждая точка отверстия (рис. 3.1 a) будет источником сферической волны и свет за отверстием может идти по всем направлениям, т.е. отклоняться от прямолинейности. Французский физик О. Френель, развивая идеи Гюйгенса, дал метод количественного расчета дифракции, названный принципом Гюйгенса-Френеля. Рассмотрим основные положения данного принципа:
1 . Любой источник света S0 можно заменить эквивалентной системой фиктивных (вторичных) источников, находящихся на какой-либо его волновой поверхности S.
2. Все вторичные источники волновой поверхности S излучают когерентные волны, которые накладываются во всех точках пространства и интерферируют между собой.
3. Каждый вторичный источник излучает преимущественно в направлении внешней нормали n к dS. Амплитуда вторичной волны в направлении r (где r – расстояние от dS до точки наблюдения В) уменьшается с увеличением угла α между r и нормалью n к dS (рис. 3.2). Она становится равной нулю при α ≥ π/2, т.е. излучение внутрь поверхности не распространяется. От каждого участка dS в точку В приходит световое колебание
.
Здесь Е0 – амплитудное значение светового вектора, С(α)- коэффициент, зависящий от угла α (С(0) = 1, С(π/2)= 0). Тогда результирующий световой вектор от всей волновой поверхности S в точке В равен
.
Данный интеграл по поверхности называют интегралом Френеля. Современная теория Максвелла электромагнитных волн для точного решения задачи о распространении световых волн при наличии препятствий приводит к выражению аналогичному интегралу Френеля. Это математическое выражение позволяет вычислять световое возмущение в любой точке наблюдения. Недостатком данного принципа является сложность его практического применения.
4. Если часть волновой поверхности закрыть непрозрачным экраном, то вторичные волны излучаются только открытыми участками поверхности.
Метод зон Френеля.
Для упрощения расчета результирующей амплитуды светового колебания в точке наблюдения Френель предложил метод деления фронта волны на зоны. Пусть S– точечный источник света, P – произвольная точка наблюдения, в которой необходимо определить амплитуду Е световых колебаний. Фронт волны в определенный момент времени есть сфера S’ (рис. 3.3). Зоны Френеля строятся таким образом, что расстояния от краев двух соседних зон до точки наблюдения отличаются на половину длины световой волны λ/2. Обозначим расстояние от точки P до волнового фронта OP = L, тогда границей центральной или первой зоны будут точки поверхности S’, находящиеся на расстоянии L+λ/2 от точки P. Эти точки расположены на поверхности по окружности. Точки сферы S’, находящиеся на расстоянии L+2λ/2 от P, образуют границу второй кольцевой зоны, на расстоянии L+3λ/2 – границу третьей и т.д.
Обозначим Е1 амплитуду волны, пришедшей в точку P от первой зоны, Е2 – от второй и т.д. Колебания, приходящие в точку В от двух соседних зон, противоположны по фазе, так как их разность хода равна λ/2, они будут ослаблять друг друга. Напомним, что при прохождении волной пути в половину длины волны ее фаза меняется на противоположную. Поэтому при суммировании амплитуды нечетных зон будем брать со знаком «+», а четных – со знаком «-». В итоге результирующая амплитуда, т.е. амплитуда колебаний от всех зон в точке P будет равна
Е = Е1 – Е2 + Е3 – Е4 +…+ Еn.
С увеличением номера зоны амплитуда колебаний монотонно убывает, так как увеличивается расстояние от зоны до точки P и угол α между нормалью к поверхности зоны и направлением на точку наблюдения, поэтому по абсолютной величине Е1 > Е2 > Е3 > Е4 >…> Еn.
Из-за того, что число зон n очень велико (например, для λ= 500 нм и L = 10 см n = 80000), амплитуды двух соседних зон мало отличаются друг от друга по величине и с большой степенью точности можно предположить, что
. Если представить амплитуду любой нечетной зоны, например Е1 как , то выражение для результирующей амплитуды запишется в виде
Согласно вышеприведенным рассуждениям все выражения в скобках обращаются в нуль и Е ≈ Е1/2. Результирующая амплитуда светового колебания от всей волновой поверхности в точке наблюдения равна половине амплитуды, приходящей от одной центральной зоны. Если на пути волны поставить непрозрачный экран, оставляющий открытой только центральную зону Френеля, то амплитуда светового колебания в точке P будет равняться Е1, т.е. возрастет в два раза. Если экран открывает две зоны, их амплитуды будут «гасить» друг друга и в точке P будет наблюдаться минимум интенсивности. Если открыты три зоны, третья зона останется не скомпенсированной и в точке P будет наблюдаться максимум, и т.д. Таким образом, если на волновой поверхности открыто нечетное число зон Френеля, в точке наблюдения будет светло, если четное – темно. Если между волновой поверхностью и точкой P поставить специальную пластинку, которая закрывала бы все четные (или нечетные) зоны, то интенсивность в точке P резко возрастает. Такая пластинка называется зонной и действует подобно собирающей линзе.
Различают дифракцию Френеля – это дифракция в сходящихся или расходящихся лучах и дифракцию Фраунгофера – в параллельных лучах. Разберем эти случаи более подробно.