Интерференция света в тонких пленках.

Интерференция света.

Поток излучения – величина равная отношению энергии излучения ко времени, за которое это излучение произошло. (Ф_е=W/t)

Энергетическая светимость – величина равная отношению потока излучения Фе, испускаемого поверхностью, к площади сечения сквозь которое этот поток проходит. (R_е=Ф_е/S)

Когерентность – согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных процессов.

Монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны одной строго определённой частоты.

Волновым цугом называется прерывистое излучение света атомами в виде отдельных коротких импульсов.

Время когерентности – средняя продолжительность одного цуга.

Длина когерентности – расстояние при прохождении которого две или несколько волн утрачивают когерентность.

Радиусом когерентности – называется максимальное поперечное направлению распостранения волны расстояние, на котором возможно проявление интерференции.

Интерференцией света – называется пространственное перераспределение светового потока в результате чего в одних местах возникают максимумы а в других минимуиы интенсивности.

Метод разделения волны излучаемой одним источником.

разность фаз колебаний

максимумы D = m l, d = 2 m p

минимумы D = (2m+1)l/2, d =(2m+1) p

Расчёт интерференции от двух источников.

 

 

 

4. Дифракция света.

Интерференция света в тонких пленках.

При падениии на плёнку плоской монохроматической волны луч разделяется на два. Вышедшие из плёнки лучи когерентны если оптическая разность их хода мала по сравнению с длиной когерентности падающей волны. Оптическая разность хода

D = n (OC+CB) – (OA+-l/2), если n₀ < n то (-l/2).

интерференция наблюдается только если удвоенная толщина пластинки меньше длины когерентности волны.

*******************************************************************

Дифракция света.

Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути.

Принцип Гюйгенса-Френеля.

световая волна может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, излучаемых фиктивными источниками.

Дифракция в параллельных лучах от щели

Дифракция на решетке.

Доп. минимумы возникают вследствие взаимной интерференции световых лучей, посылаемых двумя щелями. В случае N щелей наблюдается N-1 дополнительных min.

Дифракция на пространственной решетке.

Пучок параллельных рентгеновских лучей падает под углом скольжения J (угол между направлением падающих лучей и кристаллографической плоскостью) и возбуждает атомы кристалографической решетки, которые становятся источниками когерентных волн. максимумы интенсивности наблюдаются в тех направлениях, в которых все отражённые атомными плоскостями волны будут находится в одинаковой фазе. Эти направления удовлетворяют ф-ле Вульфа-Бреггов. 2d sin J = m l

Разрешающая способность объектива.

Согласно критерию Рэлея изображения двух близлежащих спектральных линий с равными интенсивностями разрешимы, если центральный максимум дифракционной картины от одного источника совпадает с первым минимумом от другого.

Разрешающей способностью объектива наз величина R=1/dY, где dY - наименьшее угловое расстояние между двумя точками при котором они еще оптическим прибором разрешаются.(dY = j = 1,22 l/D) D- диаметр объектива. => R = D/(1.22 l)

Разрешающая способность спектрального прибора R = l/(d l)где (d l)-абсолютное значение минимальной разности длин волн двух соседних спектральных линий.

Дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки.

Дисперсией наз. зависимость показателя преломления от длины волны или зависимость фазовой скорости световых волн от частоты.

Дисперсия в-ва показывает как быстро меняется показатель преломления с длиной волны.

Нормальная дисперсия – с уменьшением длины волны показатель преломления увеличивается. Вблизи линий и полос поглощения наоборот (аномальная дисперсия).

Электронная теория дисперсии.

 

Поляризация света.

Свет – со всевозможными равновероятными ориентациями вектора Е называется естественным.

Свет в котором направления колебаний светового вектора каким либо образом упорядочены, называется

Плоскостью поляризации называется плоскость проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направленияе распостранения этой волны.

Степенью поляризации называется величина

где I_max I_min – макс. и мин. интенсивности света, соответствующие двум взаимно перпендикулярным компонентам вектора Е

Закон Малюса. I=I₀ cos²a где a угол между оптическими осями кристалов. (I₀ = 1/2 I_{естест.})

Тепловое излучение.

Свечение тел обусловленное нагреванием называется тепловым излучением. Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плотность энергетической светимости тела – мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины.

Энергетическая светимость тела

Способность тел поглощать падающее на них излучение характеризуется спектральной поглощательной способностью показывающей какая доля энергии приносимой за единицу времени на единицу площади поверхности тела на неё эл.магн. волнами с частотами от v до v+dv поглощается телом.

Тело способное поглощать полностью при любой температуре всё падающее на него излучение любой частоты называется чёрным.

Закон Кирхгофа – отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела, оно является для всех тел универсальной функцией частоты и температуры. Если тело не поглощает эл.магн. волны какой либо частоты, то оно их не излучает.

Используя закон Кирхгофа

Закон Стефана-Больцмана R_e = s T⁴

максимум по мере повышения тем-ры смещается в сторону более коротких волн. Площадь ограниченная кривой пропорциональна R_e .

Закон смещения Вина

l _max= b/T (b=2.9 10^-3)

 

 

Формула Рэлея-Джинса.

Квантовая гипотеза и формула Планка. –атомные осциляторы излучают энергию не непрерывно, а определёнными порциями – квантами причём энергия кванта пропорциональна частоте колебания e = hv

(h = 6.625 10^-34)

Оптической пирометрией называют методы измерения высоких температур, использующие зависимость спектральной плотности энергетической светимости или интегральной энергетической светимости тел от температуры.

радиационная тем-ра тем-ра тела при которой его энергетическая светимость R_e = R_T.

цветовая тем-ра определяется из максимума длины волны в спектральной плотности эн. светимости.

Яркостная тем-ра – тем-ра черного тела при которой для определённой длины волны его спектральная плотность эн.светимости равна спектральной плотности исследуемого тела.

******************************************************************

Квантовые свойства света.

Опыт Боте.

Законы фотоэффекта

1) число вырваных фотоэлектронов пропорционально интенсивности света. 2) кинетическая энергия фотоэлектрона линейно возрастает с увеличением частоты падающего излучения и не зависит от его интенсивности. 3) при некоторой достаточно малой частоте кин. энергия = 0 и фотоэффект прекратится.

Импульс фотона

масса фотона эти выражения связывают корпускулярные характеристики массу, импульс и энергию с волновой характеристикой v(частота).

Давление света

Боровская теория атома.

Серии в спектре атома водорода могут быть описаны обобщённой формулой Бальмера R=3,29 10¹⁵

1 постулат Бора: в атоме существуют стационарные состояния в которых он не излучает энергии. В стационарном состоянии электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные квантованные значения момента импульса удовлетворяющие условию

2 постулат Бора: при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией (при Em<En – излучение). набор возможных дискретных частот квантовых переходов и определяет линейчатый спектр атома.

Волновые свойства частиц.

Уравнение Шредингера.

Принцип соответствия.

законы квантовой механики при больших значениях квантовых чисел должны переходить в законы классической физики.

*******************************************************************

Строение атомного ядра.

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. протоны и нейтроны называются нуклонами общее число нуклонов называется массовым числом. Ядро характеризуется зарядом Ze где Z – зарядовое число равное числу протонов и совпадающее с порядковым номером в системе Менделеева.

ядра с одинаковыми Z но разными А наз. изотопами., а ядра с одинаковыми А но разными Z – изобарами

Радиус ядра R = R₀ A^1/3 (R₀ = (1.3 – 1.7)10^-15)

Энергией связи ядра называется энергия которую необходимо затратить чтобы расщепить ядро на отдельные нуклоны.

Удельная энергия связи – энергия связи отнесённая к одному нуклону. Она характеризует устойчивость атомных ядер, зависит от массового числа А.

 

 

Ции и законы сохранения.

радиоактивность – испускание радиоактивного излучения. также под радиоактивностью понимают способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц.

Ных частиц.

Интерференция света.

Поток излучения – величина равная отношению энергии излучения ко времени, за которое это излучение произошло. (Ф_е=W/t)

Энергетическая светимость – величина равная отношению потока излучения Фе, испускаемого поверхностью, к площади сечения сквозь которое этот поток проходит. (R_е=Ф_е/S)

Когерентность – согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных процессов.

Монохроматические волны – неограниченные в пространстве волны одной строго определённой частоты.

Волновым цугом называется прерывистое излучение света атомами в виде отдельных коротких импульсов.

Время когерентности – средняя продолжительность одного цуга.

Длина когерентности – расстояние при прохождении которого две или несколько волн утрачивают когерентность.

Радиусом когерентности – называется максимальное поперечное направлению распостранения волны расстояние, на котором возможно проявление интерференции.

Интерференцией света – называется пространственное перераспределение светового потока в результате чего в одних местах возникают максимумы а в других минимуиы интенсивности.

Метод разделения волны излучаемой одним источником.

разность фаз колебаний

максимумы D = m l, d = 2 m p

минимумы D = (2m+1)l/2, d =(2m+1) p

Расчёт интерференции от двух источников.

 

 

 

4. Дифракция света.

Интерференция света в тонких пленках.

При падениии на плёнку плоской монохроматической волны луч разделяется на два. Вышедшие из плёнки лучи когерентны если оптическая разность их хода мала по сравнению с длиной когерентности падающей волны. Оптическая разность хода

D = n (OC+CB) – (OA+-l/2), если n₀ < n то (-l/2).

интерференция наблюдается только если удвоенная толщина пластинки меньше длины когерентности волны.

*******************************************************************

Дифракция света.

Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути.

Принцип Гюйгенса-Френеля.

световая волна может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, излучаемых фиктивными источниками.