Разрешающая способность спектрального прибора. Разрешающая способность дифракционной решётки.

4 билет на «3»

Поляризованный свет. Виды поляризованного света.

Поляризованный свет – это свет, в котором направление колебаний вектора напряжённости электрического поля каким-то образом упорядочено

Виды поляризованного света

Различают три вида поляризации света: эллиптическую, круговую и плоскую (или линейную).

Явление двойного лучепреломления Двойное лучепреломление представляет явление раздвоения луча, проходящего сквозь кристалл.

Использование явления поляризации света.

Поляризованный свет часто используется для гашения света, зеркально отраженного от гладких диэлектрических поверхностей.

 

Поляризационный метод получения 3D изображения.

Поляризационная (пассивная) технология 3D используется некоторыми производителями телевизоров для получения объемного изображения. Для того, чтобы получить свою картинку для каждого глаза, на экран телевизора наносят специальную поляризующую пленку.

4 билет на «4»

Поляризаторы. Закон Малюса.

Поляризатор — это оптический фильтр, который пропускает световые волны определенной поляризации, блокируя световые волны других поляризаций.

Поляризаторы свободно пропускают колебания, параллельные некоторой плоскости (плоскости пропускания поляризатора), и полностью или частично задерживают колебания перпендикулярные этой плоскости.

Закон Малю́са — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла {\displaystyle \varphi } между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора. Говорит о том, что интенсивность плоскополяризованного света в результате прохождения плоскополяризующего фильтра падает пропорционально квадрату косинуса угла между плоскостями поляризации входящего света и фильтра.

{\displaystyle I=I_{0}\cos ^{2}\varphi \;}

Поляризация при отражении и преломлении света.

Свет поляризуется при отражении от границы двух сред и при прохождении границы – при преломлении. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, а в преломленном луче – колебания параллельные плоскости падения.

Одноосные кристаллы.

Одноосными называются кристаллы, оптические свойства которых обладают симметрией вращения относительно некоторого направления, называемого оптической осью кристалла.

Вращение плоскости поляризации.

Вращение плоскости поляризации поперечной волны — физическое явление, заключающееся в повороте поляризационного вектора линейно-поляризованной поперечной волны вокруг её волнового вектора при прохождении волны через анизотропную среду. Волна может быть электромагнитной, акустической, гравитационной и т. д.

5 билет на «3»

1. Поглощение света – это явление уменьшения интенсивности света при прохождении его через вещество. Уменьшение интенсивности света происходит в результате того, что энергия света переходит в другие виды энергии: энергию активизации, ионизации молекул.

2. Рассе́яние све́та — рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии с веществом. При этом происходит изменение пространственного распределения, частоты, поляризации оптического излучения, хотя часто под рассеянием понимается только преобразование углового распределения светового потока.

3. Диспе́рсия све́та (разложение света; светорассеяние ^[1]) — это совокупность явлений, обусловленных зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, что то же самое, зависимостью фазовой скорости света в веществе от частоты (или длины волны).

5 билет на «4»

1. Три области рассеяния

Три основных области рассеивания. При R < 0,01λ преобладает рэлеевское рассеяние, при R в интервале от 0,01λ до λ преобладает дифракционное рассеяние и при R > λ - геометрическое рассеяние.

2. Опыты Ньютона и выводы из них

Ньютон направил луч солнечного света через маленькое отверстие на стеклянную призму.
Попадая на призму, луч преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов – спектр.
Ньютон на пути солнечного луча поставил красное стекло, за которым получил монохроматический свет (красный), далее призму и наблюдал на экране только красное пятно от луча света.
Сначала Ньютон направил солнечный луч на призму. Затем, собрав вышедшие из призмы цветные лучи с помощью собирающей линзы, Ньютон на белой стене получил вместо окрашенной полосы белое изображение отверстия. Выводы Ньютона:

- призма не меняет свет, а только разлагает его на составляющие
- световые лучи, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости; наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, менее сильно – красные.
- красный свет, который меньше преломляется, имеет наибольшую скорость, а фиолетовый - наименьшую, поэтому призма и разлагает свет.

 

Зависимость показателя преломления света от его цвета называется дисперсией.
Спектр белого света:

Выводы:
- призма разлагает свет
- белый свет является сложным (составным)
- фиолетовые лучи преломляются сильнее красных.
Цвет луча света определяется его частотой колебаний.
При переходе из одной среды в другую изменяются скорость света и длина волны, а частота, определяющая цвет остается постоянной.
Белый свет – это совокупность волн длинами от 380 до 760 нм.
Глаз воспринимает отраженные от предмета лучи определенной длины волны и таким образом воспринимает цвет предмета.

 

3. Фазовая и групповая скорость волн.

Это показывает волну с групповой и фазовой скоростями, идущую в разных направлениях. Групповая скорость положительна (т. е. огибающая волны движется вправо), а фазовая скорость отрицательна (т. е. пики и впадины движутся влево). Групповая скорость волны—это скорость, с которой общая форма огибающей амплитуд волны—известная как модуляция или огибающая волны-распространяется в пространстве.

 

 

6 билет НА “3”

1.

Внешний фотоэффект:

Падая на поверхность металла и поглощаясь в нем, свет вызывает эмиссию (испускание) электронов веществом. Это явление называется фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом).

Вылетающие из вещества электроны называются

фотоэлектронами,

а образуемый ими электрический ток называется фототоком.

 

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