Лекции по оптике - файл n1.doc

Лекции по оптике
скачать (941 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc941kb.03.11.2012 15:10скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12



ВОЛНОВАЯ И КВАНТОВАЯ ОПТИКА

Электронный учебник по физике

КГТУ-КХТИ. Кафедра физики.

Старостина И.А., Кондратьева О.И., Бурдова Е.В.

Для перемещения по тексту электронного учебника можно использовать:

1- нажатие клавиш PgDn, PgUp,,  для перемещения по страницам и строкам;

2- нажатие левой клавиши «мыши» по выделенному тексту для перехода в требуемый раздел;

3- нажатие левой клавиши «мыши» по выделенному значку @ для перехода в оглавление.
ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОНЫЕ ЗАКОНЫ ОПТИКИ

1.1. Элементы геометрической оптики

1. 2. Явление полного внутреннего отражения

1. 3. Электромагнитная теория света

1. 4. Принцип Гюйгенса

2. Интерференция световых волн

2.1. Расчет интерференционной картины

2.2. Метод Юнга. Получение интерференционной картины

2. 3. Интерференция света в тонких пленках

2. 4. Применение интерференции

3. Дифракция света

3.1. Принцип Гюйгенса-Френеля

3.2. Метод зон Френеля

3. 3. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске

3. 4. Дифракция Фраунгофера на прямоугольной щели

3. 5. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке

3. 6. Дифракция рентгеновских лучей

3. 7. Дисперсия и разрешающая сила спектрального прибора

4. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

4. 1. Естественный и поляризован­ный свет

4. 2. Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела

двух диэлектрических сред. Закон Брюстера.

4. 3. Поляризация света при двойном лучепреломлении

4. 4. Поляризация света

4. 5. Анализ плоскополяризованного света. Закон Малюса

4. 6. Интерференция поляризованных лучей

4. 7. Искусственная оптическая анизотропия

4. 8. Оптическая активность веществ

5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМЕГНИТНЫХ ВОЛН С ВЕЩЕСТВОМ

5. 1. Поглощение света

5. 2. Дисперсия света

5. 3. Отражение и пропускание света. Окраска тел в природе

6. ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ТЕЛ

6. 1. Характеристики теплового излучения

6. 2. Закон Кирхгофа

6. 3. Законы Стефана-Больцмана и Вина

6. 4. Квантовый характер излучения

6. 5. Пирометрия и пирометры

7. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

ВВЕДЕНИЕ


Природа света и законы его распространения интересо­вали древнегреческих ученых – Платона, Эвклида, Аристотеля еще в 400-300 гг. до нашей эры. Тогда были сформулированы законы прямолинейного распространения и отражения света, были сделаны первые попытки объяснить преломление света. К 140 г. нашей эры Птолемеем был собран большой эксперимен­тальный материал и составлены таблицы углов падения и пре­ломления световых лучей, однако найти математическую связь между ними ему не удалось. Закон преломления был открыт почти через полторы тысячи лет, в 1621 г. голландским ученым В.Снеллиусом.

К началу XVII в. были изобретены микроскоп, зритель­ная труба, оптические приборы в астрономии и навигации. Од­нако создание новых оптических приборов и их совершенство­вание требовало развития теоретических знаний и законов о природе света. В результате обобщения многовековых исследований к концу XVII в. в оптике сформировались две противоположные по взглядам теории света: корпускулярная «теория истечения» (И.Ньютон) и волновая (Ф.Гук и Х.Гюйгенс).

По теории Ньютона свет – это поток мельчайших световых частиц, корпускул, испускаемых светящимся телом и летящих прямолинейно с огромными скоростями. Движение корпускул описывалось законами классической механики.

Гюйгенс в своем «Трактате о свете» выдвинул совершенно иное утверждение, что свет – это упругие волны, распространяющиеся в особой среде – эфире. Борьба сторонников этих двух теорий длилась более ста лет.

В середине XIX в. английский физик Д.К.Максвелл обосновывает электромагнитную природу световых волн, которые в общей шкале электромагнитных волн занимают интервал длин от ~ 380 до 770 нм, что в конце XIX в. экспериментально подтверждается опытами Герца. Однако ряд явлений, открытых к тому времени – фотоэффект, тепловое излучение и др. волновая теория света объяснить не смогла. В начале ХХ в. в работах М.Планка и А.Эйнштейна были заложены основы квантовой физики, утверждающей о дискретности электромагнитного излучения и объясняющие накопившиеся противоречия.

Современные научные представления о природе света объединяют обе точки зрения и дают единую картину его волновых и корпускулярных свойств.

1. Основные законы оптики. @


Оптика (от греч. optike - зрительный) – раздел физики, изучающий природу и свойства света, процессы его излучения и распространения, взаимодействие света с веществом. Оптика изучает широкий диапазон электромагнитных волн, охватывающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области.

1. 1. Элементы геометрической оптики. @


Геометрическая оптика – это раздел физики, в котором световой луч представляется прямой линией, вдоль которой распространяется световая энергия. Законы геометрической оптики применяются для построения изображения при прохождении света через оптическую систему. Это следующие законы:

  1. Закон прямолинейного распространения света говорит о том, что в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно, доказательством чего служит наличие тени с резкими границами от непрозрачного тела, освещенного источником света малых размеров.

  2. Закон независимости световых лучей. Каждый световой луч при объединении с другими ведет себя независимо от остальных лучей, т.е. справедлив принцип суперпозиции.

Если луч света падает на границу двух прозрачных сред, то падающий луч 1 раздваивается на отраженный 2 и преломленный 3 (рис. 1.1). Углы i, iи r называются углами падения, отражения и преломления соответственно.

  1. Закон отражения света. Падающий световой луч на границу двух сред, нормаль, проведенная к точке падения, и от­раженный луч лежат в одной плоскости; угол падения равен углу отражения i = i(рис. 1.1).

  2. Закон преломления света. Луч, падающий на границу раздела двух сред, преломленный луч и нормаль, восстановлен­ная в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение си­нуса угла падения к синусу угла преломления есть величина по­стоянная для двух данных сред (закон Снеллиуса):

,

где n21 – относительный показатель второй среды относительно первой.

n21 = n2 /n1,

где n2 и n1 – абсолютные показатели преломления второй и пер­вой сред.

Абсолютным показателем преломления вещества назы­вается величина n, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света ? в данной среде: n = c / ?. Пусть в первой среде n1 = c / ?1, а во второй n2 = c / ?2, тогда . Та­ким образом, физический смысл относительного показателя преломления состоит в том, что он показывает, во сколько раз скорость света в одной среде больше, чем в другой.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации