Сложение электромагнитных колебаний

· Сложение двух колебаний с одинаковыми частотами

o Метод векторных диаграмм

o Сумма двух колебаний

o Когерентные колебания

o Интерференция

o Некогерентные колебания

Интерференция световых волн

· Интерференция двух волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях

· Интерференция волн разной частоты

· Условия максимума и минимума интерференционной картины

· Связь между разностью хода и разностью фаз

· Интерференционная картина на экране

· Видимость интерференционной картины

Интерференционные схемы

· Интерференция свидетельствует о волновой природе света

· Излучение обычных источников света

· Длина когерентности

· Общая идея интерференционных схем

· Ограничение, накладываемое на разность хода

Метод деления волнового фронта

·

· Схема Юнга

o Дифракция света на щелях

o Требования к размерам источников

o Два действительных когерентных источника света

· Зеркало Ллойда

o Малые углы

o Мнимый когерентный источник света

· Бизеркала Френеля

o Два мнимых изображения одного источника

o Ограниченная интерференционная картина

· Бипризма Френеля

Влияние немонохроматичности света и размеров источника

На видимость интерференционной картины

 

· Ширина интерференционной полосы

o Зависит от длины волны и углового расстояния между источниками

o Спектральная линия

o Полуширина спектральной линии

· Уширение интерференционных максимумов (минимумов)

· Предельный порядок интерференции

· Степень монохроматичности света

· Допустимая разность хода

· Влияние размеров источника

 

Метод деления амплитуды

· Преимущество: менее жесткие условия к размерам источника

· Интерференция в тонких пленках

o Оптическая длина пути

o Разность хода между интерферирующими лучами

o Отражение от оптически более плотной среды

o Интерференционная картина

o Полосы равного наклона

o Допустимые толщины пленки

o Локализация полос равного наклона

· Полосы равной толщины

o Локализация полос равной толщины

o Разноцветные полосы на пленке бензина

o Кольца Ньютона

§ Локализация интерференционной картины

§ Вид интерференционной картины

§ Радиус темного кольца

§ Кольца Ньютона в проходящем свете

§ Кольца Ньютона в белом свете

§ Тип используемой линзы

 

Применение интерференции

· Определение показателей преломления веществ

o Интерферометры

o Двулучевые и многолучевые интерферометры

o Интерферометр Рэлея

· Измерение длины когерентности

o Интерферометр Майкельсона

· Интерференционные светофильтры

o Интерферометр Фабри-Перо

· Зеркала с высокими коэффициентами отражения

o Многослойные диэлектрические покрытия

· Просветление оптики

· Контроль качества поверхностей

 

Дифракция света

· Принцип Гюйгенса

o Возможности принципа

o Ограниченность принципа

· Принцип интерференции Френеля

· Определение дифракции

· Условия наблюдения дифракции

o Дифракция звука

o Дифракция света

· Виды дифракции

o Дифракция Френеля

o Дифракция Фраунгофера

Дифракция Френеля

· Интеграл Кирхгофа

o Волновая поверхность – совокупность вторичных источников

o Математическое выражение принципа Гюйгенса-Френеля

· Дифракция Френеля на круглом отверстии

· Зоны Френеля

o Полуволновые кольцевые зоны

o Взаимное гашение излучения от соседних зон

o Равные размеры зон Френеля

o Зависимость амплитуды волны от номера зоны Френеля

o Зависимость границ зон Френеля от точки наблюдения

o Радиус зоны Френеля

§ Сферическая волна

§ Плоская волна

o Спираль Френеля (графический метод вычисления результирующей амплитуды)

§ Метод векторных диаграмм

§ Суммарное колебание от первой зоны

§ Спираль Френеля

§ Примеры расчета результирующей интенсивности

· первая зона перекрыта по диаметру

· перекрыта внутренняя половина первой зоны

· дифракция на непрозрачном диске, закрывающем 1,5 зоны

o Дифракционная картина на экране (набор концентрических колец)

· Зонная пластинка

· Дифракция Френеля на краю полуплоскости

o Разбиение на малые зоны

o Уменьшение ширины зоны с увеличением ее номера

o Отношение площадей зон

o Графическое определение амплитуды результирующего колебания

§ Первая ветвь спирали Корню

§ Вторая ветвь спирали Корню

§ Фокусы спирали Корню

§ Амплитуда падающей волны

§ Параметр v на спирали Корню

§ Распределение интенсивности на экране вблизи полуплоскости

Дифракция Фраунгофера

· Дифракция Фраунгофера на одной щели

o Нормальное падение света на бесконечно длинную узкую щель

o Размеры щели

o Условия максимума и минимума

§ Элементарная амплитуда

§ Элементарное колебание

§ Результирующее световое возмущение в определенном направлении

§ Амплитуда результирующей волны

§ Центральный максимум

§ Условия минимумов

§ Условия максимумов

o Графический метод расчета дифракции Фраунгофера на одной щели

§ Расчет результирующей амплитуды

§ Отношение амплитуд максимумов разных порядков

§ График распределения интенсивности по углу

o Требование малости размера щели

· Дифракционная решетка

o Период решетки

o Первая решетка из проволок

o Характерная плотность нанесения штрихов

o Главные максимумы

o Главные минимумы

o Добавочные минимумы

o Разная интенсивность главных максимумов

o Падение белого света на дифракционную решетку

o Максимальный порядок дифракции

o Амплитудные и фазовые дифракционные решетки

Основные характеристики спектральных приборов

· Спектральные приборы

· Спектральные линии и их уширения

· Дисперсия спектрального прибора

o Дисперсия материала

o Дисперсия спектрального прибора

§ Угловая дисперсия

§ Линейная дисперсия

§ Угловая дисперсия дифракционной решетки

§ Взаимосвязь линейной и угловой дисперсии

· Разрешающая способность спектрального прибора

o Критерий Рэлея

o Разрешающая способность дифракционной решетки

o Предельная разрешающая способность решетки

o Разрешающая способность призмы

· Дисперсионная область

 

Голография

· Стереоскопическое (бинокулярное) зрение. Ощущение глубины пространства.

· Отличие фотографии от голограммы. Роль фазы световой волны.

· Голографическая запись и восстановление плоской волны

o Запись только плоской предметной волны на фотопластинку

o Опорная и предметная волны

o Распределение интенсивности на пластинке

o Период интерференционной картины

o Воспроизведение записанной предметной волны

· Голографическое изображение сложного предмета

o Схема Габора (Лейта-Упатниекса)

o Сложная волна – совокупность плоских волн

· Область хранения информации об объекте в голограмме

· Плоские и объемные голограммы

· Объемная голограмма

o Схема записи объемной голограммы

o Отбор по длинам волн – можем видеть в солнечном свете

o Цветная голограмма

· Применения голографии

o Представление изображений

o Голографическое кино и телевидение

o Исследование быстрых процессов

§ Не надо фокусировать изображение

§ Короткое время регистрации

o Голографическая интерферометрия

o Распознавание образов

o Голографическая память

o Технологическая обработка поверхностей

 

Геометрическая оптика

· Основные законы геометрической оптики

· Понятие светового луча

o Роль дифракции

o Приближение геометрической оптики

o Распространение энергии

· Геометрическая оптика – предельный случай волновой оптики

o Принцип обратимости

o Сопряженные точки

o Центрированная оптическая система

o Оптическая ось

o Параксиальное приближение

· Преломление лучей сферической поверхностью

o Правило знаков

o Нулевой инвариант Аббе

o Расчет изображения для сферической поверхности

o Фокусы сферической поверхности

· Пример расчета толстой линзы

· Тонкая линза

o Формула тонкой линзы

o Оптическая сила линзы

o Формула для симметричной тонкой линзы в воздухе

o Оптические силы собирающей и рассеивающей линз

o Фокусы тонкой линзы

o Основные правила построения изображений в тонкой линзе

§ Фокус

§ Фокальная плоскость

 

Оптические свойства анизотропных сред

 

Оптическая анизотропия

 

· Оптическая анизотропия

o Причины оптической анизотропии

· Связь между векторами и в случае анизотропной среды

o Тензор диэлектрической проницаемости

o Симметричный вид тензора для прозрачных кристаллов

o Диагональный вид тензора

§ Главные диэлектрические проницаемости

· Эллипсоид диэлектрических проницаемостей

o Круговые сечения эллипсоида

o Оптические оси кристалла

o Эллипсоид вращения

o Изотропная среда

· Направления распространения энергии и фазы световой волны