План самостоятельной работы

№ зада- ния	Тема задания	Литература	Срок выдачи задания	Срок сдачи задания	Число часов
	Волновая оптика	[1, гл.21-25], [2], [6]	2	8	27 (36)
2	Квантовая и атомная физика.	[1, гл.26-29, 32-33], [3] - [6]	9	14	27 (36)
3	Физика ядра и элементарных частиц	[1, гл.32-33]	15	17	27 (36)

Список рекомендуемой литературы Основная литература

1. Т. И. Трофимова. Курс физики. М., любой год.

2. О. И. Сердюк, Г. Б. Тодер. Колебания и волны. Задачи. Омск, ОмГУПС, 2012г.

3. Р.С.Курманов, О.И.Сердюк, Г.Б.Тодер. Оптика. Задачи. Омск, ОмГУПС, 2003г.

4. И.И.Гончар, И.А.Дроздова. Элементы квантовой механики. Омск, ОмГУПС, 2009г.

5. И.И.Гончар, Л.А.Литневский. Основы квантовой физики в задачах. Омск, ОмГУПС, 2008г.

6. Т.А.Аронова, О.И.Сердюк. Методические указания для подготовки студентов к тестированию по разделам физики «Колебания и волны», «Волновая оптика», «Квантовая физика». Омск, ОмГУПС, 2010г.

7. Методические указания к лабораторным работам по разделу «Колебания и волны»:

- №1. Изучение интерференции света.

- №2. Изучение дифракции света.

- №3. Изучение поляризации света.

- №4. Изучение дисперсии света.

- №5. Фотоэффект.

- №6. Оптические спектры атомов.

- №7. Свойства лазерного излучения.

Дополнительная литература

13. Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Высшая школа. т 1. 2004

14. Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики. М.: Высшая школа. 2001.

15. Трофимова Т. И. Краткий курс физики. М.: Высшая школа. 2003.

И.И.Гончар, И.А.Дроздова. Методические указания к решению задач при изучении разделов физики «Колебания и волны», «Волновая оптика», «Квантовая и атомная физика». Омск, ОмГУПС, 2005 г.

Раздел 5. Волновая оптика.

По электромагнитной теории Максвелла свет – это электромагнитные волны, которые в вакууме распространяются со скоростью с = 3·10⁸ м/с (скорость света), а в любой другой прозрачной среде их скорость меньше.

, (1-1)

Физическая величина, показывающая во сколько раз скорость электромагнитной волны (скорость света) меньше в данной среде по сравнению с вакуумом

, (1-2)

называется абсолютным показателем преломления среды.

Значит, для света должны наблюдаться все волновые явления, как и для любых волн  интерференция, дифракция, поляризация и дисперсия.

1. Интерференция световых волн

Волны от разных источников могут накладываться друг на друга. Это согласно принципу суперпозиции может привести к интерференции, если будут накладываться когерентные волны.

Волны, у которых разность фаз не зависит от времени, называются когерентными (для этого волны должны быть монохроматичными (с одинаковой частотой или длиной волны ω₁ = ω₂, λ₁ = λ₂) и разность начальных фаз также не должна меняться с течением времени ∆₀ = const).

Результат наложения когерентных волн, при котором в местах наложения наблюдаются усиление и ослабление амплитуды (интенсивности), наблюдаются max и min, называется интерференцией.

Результат интерференции зависит от разности хода волн.

(1-3)

Если ∆ = ± mλ, m = 0,1,2…, тогда будет наблюдаться интерференционный max.

Если m = 1,2,3…, тогда будет наблюдаться интерференционный min.

Свет от всех естественных и большинства искусственных источников излучается возбужденными атомами этих веществ. Их излучение никак не согласовано, оно происходит спонтанно (самопроизвольно).

Следовательно, световые волны от разных источников некогерентные.

Выполнить первое условие когерентности (монохроматичность ω₁ = ω₂) не представляет большого труда. А вот второе условие ∆₀ = const долгое время не удавалось реализовать.

Английский физик Юнг впервые догадался разделить свет от одного источника на части.

Свет от источника попадал на непрозрачную ширму, в которой было две узкие щели. Они исполняли роль вторичных источников.

Поэтому световые волны от вторичных источников оказывались когерентными, и на экране наблюдалась типичная интерференционная картина.

Так как свет в разных средах распространяется с разными скоростями, тогда вместо геометрической длины пути и разности хода используется оптическая длина пути.

(1-4)

и оптическая разность хода лучей

(1-5)

Тогда, если (1-6)

 условие интерференционного max.

Если (1-7)

 условие интерференционного min.

Юнг наблюдал интерференционную картину на экране и получил формулы для определения max и min на экране:

(1-8)

(1-9)

(6-6)

где d – расстояние между щелями.

Ширина интерференционной полосы

. (1-10)

Свет излучается цугами (время излучения –   10^8 с, длина цуга  несколько метров).

Для наблюдения интерференции световой волны необходимо, чтобы

 условие временной когерентности.

.

 условие пространственной когерентности.