Свет как электромагнитная волна

Свет как электромагнитная волна

Общепринятой ныне электромагнитной (ЭМ) теории света предшествовала волновая теория (до середины 19 вв):

Свет – упругое возмущение, распространяющееся в гипотетической среде – эфире

Свет представляет собой электромагнитные волны. Согласно классической электродинамике ЭМ излучение возникает при ускоренном движении электрических зарядов. ЭМ волна представляет собой взаимосвязанные колебания электрического и магнитного поля.

Спектры оптического излучения

Совокупность частот (длин волн), излучаемых каким-либо веществом (спектры испускания) или поглощаемых, рассеиваемых, отражаемых данным веществом (спектры поглощения, рассеяния, отражения), а также характеризуют распределение энергии излучения в зависимости от длины волны или частоты излучения. Спектры: Непрерывные, Дискретные (Линейчатые, Полосатые).

Геометрическая оптика. Основные положения

Геометрическая оптика - раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах, отражения света от зеркально-отражающих поверхностей и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.

Основные положения:

- Приближение исчезающе малой длины волны

- Световая волна рассматривается как плоская в каждом небольшом участке пространства

- Направление распространения нормально к волновой поверхности.

Оптическая система. Линзы. Фокус линзы.

совокупность отражающих и преломляющих поверхностей, отделяющих друг от друга оптически однородные среды

Линзой (нем. Linse, от лат..lens - чечевица) называется прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными (чаще всего сферическими) или криволинейной и плоской поверхностями. Есть выпуклые линзы и вогнутые.

Если на собирающую линзу падает пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после преломления в линзе они собираются в одной точке F, которая называется главным фокусом линзы. В фокусе рассеивающей линзы пересекаются продолжения лучей, которые до преломления были параллельны ее главной оптической оси. Фокус рассеивающей линзы мнимый. Главных фокусов два; они расположены на главной оптической оси на одинаковом расстоянии от оптического центра линзы по разные стороны от нее.

Законы отражения света.

Угол падения равен углу отражения.

• Луч падающий, отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

Показатель преломления.

При переходе луча из менее плотной среды в более плотную:

Синус альфа делить на синус бета равно v1 делить на v2 равно n.

При переходе луча из более плотной среды в менее плотную:

Синус альфа делить на синус бета равно v2 делить на v1 равно 1 делить на n.

Физический смысл показателя преломления: показывает, во сколько раз скорость света в одной среде отличается от скорости света в другой среде

 

1 билет на оценку «4»

1.Линзы: построение изображений. Формула тонкой линзы.

Луч, идущий параллельно главной оптической оси, идёт через фокус 

Луч, пущенный через оптический центр линзы, не изменяет направление

Если изображение лежит на пересечении лучей, то оно называется действительным. Если изображение лежит на пересечении продолжения лучей, то оно называется мнимым.

 

 

2. Интерференция света

Интерференция световых волн. Когерентные волны. Опыт Юнга.

  Условие наблюдения максимума и минимума при интерференции. Учёт отражения от оптически более плотной среды.

 

Примеры интерференции света. Применение интерференции света.

НА 4

Оптическая разность хода лучей

 

3 билет на оценку «3»

3.Дифракция света

Понятие дифракции света.

Дифракцией называется совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики.

• это характерная особенность распространения волн независимо от их природы.

• существенно зависит от соотношения между длиной волны и размером объекта, вызывающего дифракцию:

• наиболее отчетливо обнаруживается в тех случаях, когда размер огибаемых препятствий соизмерим с длиной волны.

● Легко наблюдается дифракция звуковых, сейсмических и радиоволн (длина волны от нескольких метров до нескольких километров). Для наблюдения дифракции световых волн необходимо создание специальных условий (длина волны от 400 до 760 нм).

Перераспределение интенсивности, возникающее вследствие суперпозиции волн, возбуждаемых когерентными источниками, расположенными непрерывно, называют дифракцией волн.

2.

         Законы Столетова

● Фототок насыщения I н пропорционален световому потоку, падающему на катод

- этот ток равен суммарному заряду электронов, вырываемых         в единицу времен.

● Начальная скорость тем больше, чем больше частота падающего света

- это проявляется в зависимости Uз от частоты

● ФЭ наблюдается только при облучении светом с частотой, превышающей некоторую минимальную частоту. Эта частота называется   красной границей фототоэффекта

● ФЭ безынерционен

● Эйнштейн, 1905г – объяснение законов ФЭ – гипотеза о взаимодействии с веществом как поток частиц – квантов света или фотонов с энергией

 

                                  𝜀  = h *v

3.

4.

5.

6.

7.

 

6 билет НА “4”

 

1.

 

2.

3.

4.

6 билет НА “5”

1.

2.

Билет/тема №7

На «3»

Тепловое излучение.

Свечение тел вследствие нагревания называется тепловым излучением. Тепловое излучение совершается за счет внутренней энергии тела.

Свойства теплового излучения. Равновесное излучение.

Свойства теплового излучения:

1) Однородное (имеет одинаковую плотность во всех точках внутри полости);

2) Изотропное (все возможные направления распространения излучения внутри полости равновероятны);

3) Не поляризованное

Излучение называется равновесным, если тело излучает столько, сколько и поглощает, при этом температура тела и интенсивность излучения постоянны.

● Только тепловое излучение может быть равновесным.

При нарушении равновесия между телом и излучением, тело либо поглощает больше, чем излучает (т.е. нагревается), либо излучает, за счет убыли внутренней энергии (охлаждается).

Абсолютно черное тело (АЧТ) физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него ЭМ излучение во всех диапазонах

=1

Закон Стефана – Больцмана гласит, что общая энергия излучается на единицу площадь поверхности о черный корпус через все длины волн на единицу время.

Разлагая излучение АЧТ (Абсолютно чёрного тела) в спектр с помощью дифракционной решетки, и измеряя зависимость излучения от длины волны можно экспериментально определить вид функции f(λ, T):

Стефан, 1879, опытные данные:

Больцман, 1984, теоретический расчёт:

- энергетическая светимость АЧТ.

 - постоянная Стефана–Больцмана.

Закон смещения Вина.

длина волны λm, соответствующая максимуму излучения, определяется соотношением 

b = 2,898·  м·К – постоянная Вина

Закон смещения Вина: при повышении температуры максимум излучения смещается в стороны более коротких длин волн (более высоких частот).

Формула Планка.

Формула Планка — формула, описывающая спектральную плотность излучения, которое создаётся абсолютно чёрным телом определённой температуры.

- отказ от положения о непрерывности излучения

 - на стенках полости располагаются осцилляторы, излучающие порциями — квантами - энергия кванта пропорциональна частоте колебаний

- энергия осциллятора может принимать лишь дискретные значения, кратные целому числу элементарных порций энергии ε₀:

 

Формула Планка.

● Формула Планка даёт исчерпывающее описание свойств теплового излучения:

1) закон Стефана–Больцмана

;

2) Закон смещения Вина

 ; b = 2,898·  м·К

3) описание спектра теплового излучения во всем диапазоне λ.

 

ВОПРОС 8.1

Опыты Резерфорда. 8.2

Опыт Резерфорда состоит в том, что радиоактивное излучение проходит через золотую фольгу, причём лучи почти не рассеиваются, а некоторые частицы откланялись на некоторое расстояние, этим было доказано, что между атомами находится большое расстояние, а сами атомы устроены иначе

Свет как электромагнитная волна

Общепринятой ныне электромагнитной (ЭМ) теории света предшествовала волновая теория (до середины 19 вв):

Свет – упругое возмущение, распространяющееся в гипотетической среде – эфире

Свет представляет собой электромагнитные волны. Согласно классической электродинамике ЭМ излучение возникает при ускоренном движении электрических зарядов. ЭМ волна представляет собой взаимосвязанные колебания электрического и магнитного поля.