Дифракция на круглом отверстии

Ддифракция на круглом отверстии

вид дифракционной картины в точке В, зависит от числа зон Френеля, которые укладываются на открытой части волнового фронта. Число действующих зон Френеля в точке В будет чётным или нечётным в… Амплитуда в точке В: АВ , возбуждаемая всеми зонами, определяется как: АВ=А1/2 ± Am/2 , где “–“ берётся когда m –…

Дифракция на диске

закрытый диском участок волнового фронта исключают из рассмотрения, поэтому открытые зоны Френеля строят начиная от краёв диска. В этом случае… в В наблюдается max (светлое пятно), пятно Пуассона. Этот max соответствует…  

Дифракция на щели

j - угол дифракции. Открытую часть волновой поверхности (MN) делят на зоны Френеля, имеющие вид… Все точки волнового фронта плоскости щели колеблются в одной фазе и будут равны амплитуде вторичных волн плоскости…

Законы геометрической оптики.

Законы отражения света: 1)луч падающий, луч отражённый и перпендикуляр, восстановленный на границе… Законы преломления света: 1) луч падающий, луч отражённый и перпендикуляр, восстановленный на границе раздела двух…

Явление полного внутреннего отражения.

  рис.1 рис.2 По мере приближения угла падения к предельному интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного - растет.…

Линзы. Толстые и тонкие. Рассеивающие и собирающие. Основные характеристики линз.

Определение толстой линзы не нашел. Материалом для линз служат стекло, кварц, кристаллы, пластмассы и т.п. По… Линза называется тонкой, если ее толщина (расстояние между ограничивающими поверхностями) значительно меньше по…

Формула тонкой линзы, построение изображений в линзах.

(N-1)(1/R1+1/R2)=1/a+1/b. N= n/n1- относительный показатель преломления (n и n1 - соответственно… R1, R2 - радиусы сфер, ограничивающих линзу.

Принцип Гюйгенса. Когерентность и монохроматичность световых волн. Длина и время когерентности. Пространственная и временная когерентность.

Поверхность, огибающая вторичные сферические волны радиусом сDt, представляет фронт волны через промежуток времени Dt. Но Гюйгенс не учитывал… Временная и пространственная когерентность. Необходимое условие существования… I = I10+I20+2корень(I10I20)cos(d(t)) – интенсивность. t - время когерентности. Под

Получение когерентных пучков делением амплитуды. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины. Кольца Ньютона.

Рассмотрим интерферирующее устройство, представляющее собой слой прозрачного диэлектрика с частично пропускаемыми и отражаемыми поверхностями, в… К такому типу интерферометров относятся плоско-параллельные и клиновидные… Различают 3 вида интерференционных полос, которые получаются при следующих условиях:

Многослойные интерференционные покрытия. Просветленная оптика.

При определенных условиях δ=2πn пропускает без ослабления волну с определенной λ, а волны с λ немного отличающейся от той,… Чтобы убрать эффект побочного максимума надо разнести максимумы на большие… Просветление оптики – должны получить высокоотражающую пластину. Это сведение к минимуму коэффициентов отражения…

Давление излучения.

Давление излучения – результат того, что фотон имеет импульс. rN – количество отраженных фотонов

Эффект Комптона.

∆l = l' - l = 2lc(1 - cosq) lc = h/mec; q - угол рассеивания 1) ®P = ®Pe + ®P’

Гипотеза Луи де Бройля.

Это означает для каждой частицы материи можно ввести поннятия: E = hn = hc/n сл-но можнл вычислит l. Импульс P = h/l = ħk; ħ – волновое число ħ = р/2p; lD = h/P = h/m0n - длинна волны де Бройля.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Зонные пластинки. Дифракция Фраунгофера и дифракция Френеля.

Под дифракцией света обычно понимают отклонения закономерностей распространения света от законов, предписываемых геометрической оптикой. Явление… Объяснить дифракцию можно используя принцип Гюйгенса – каждая точка, до… Вопрос: почему при распространении волны при наличии препятствия не возникает обратная волна?

Рассеяние света.

Мандельштам ввел понятие мутной среды - это среда, в которой взвешено множество очень мелких частиц инородных частиц. Например, аэрозоли, которые… Для таких сред показатель преломления не постоянен n(®r) (он зависит от… Если введем параметр l , который характеризует неоднородность и если он l неодн>l, то свет, проходя через эту среду…

Кванты света. Энергия, импульс фотона. Корпускулярно-волновой дуализм свойств ЭМ излучения.

1. Гипотеза Планка. Излучение и поглощение света происходит дискретно, т.е. определенными порциями… 2. Эйнштейн создал квантовую теорию света, согласно которой излучение и поглощение, а также распространение света…

Фотоэффект, его виды и законы. Вольт-амперная характеристика фотоэффекта. Опыты Столетова. Уравнение Эйнштейна.

Рис. Впервые законы были установлены Столетовым.

Поляризация света. Поляризованный свет. Плоскополяризованный свет. Линейная и круговая поляризация света. Закон Брюстера.

Световые волны, у которых напр-е колебаний векторов ~E и ~H сохр-ся неизменными в простр-ве или измен-ся по опред-му закону наз-ся… Если ~E световой волны клебл-ся лишь в одной неизмен-й в простр-ве пл-ти, то… Суперпозиция 2-х линейнополяриз-х волн.

Распространение света в веществе. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия света. Классическая электронная теория дисперсии света. Различия в дифракционном и призматическом спектрах.

(Обозначения: ~x – вектор над x, x* или x** - две точки над x (над вектором))

Дисперсия света – зависимость фазовой скорости света в среде от частоты. V=c/n(υ)=V(υ) – дисперсия.

На выходе: пучок разноцветных волн. Красные лучи (большая λ) преломляются слабее, т.к. для красного цвета показатель преломления меньше, чем для фиолетового. Этот спектр на экране наз-ся призматическим.

Качественная зависимость n от длины волны λ:

Такая зависимость наз-ся нормальной: dn/dλ<0 (dn/dυ>0).

Для аномальной дисперсии характерно обратное: dn/dλ>0 (dn/dυ<0).

Она наблюдается вблизи линии поглощения вещества.

Количественная характеристика дисперсии света – физ. величина D_υ=dn/dυ или D_λ=dn/dλ и наз-ся дисперсией показателя преломления.

Спектры, получаемые с пом-ю призмы и с пом-ю дифр-й решетки имеют след. различия: 1. дифр. решетка разлагает свет непосред-но по λ, а призма – по значениям показателя преломления (n) (связь угла δ с …); 2. составные цвета в обоих спектрах располагаются по разному: кр. цвет дифр. решеткой отклоняется сильнее, призмой – слабее.

Классическая электронная теория дисперсии света.

c²=1/(ε₀μ₀), n(υ)=c/V, V=c/sqrt(ε), n=sqrt(ε), ε – диэлектрическая проницаемость вещества.

Дисперсия света рассматривается как результат взаимодействия э/м волны с заряженными частицами вещ-ва, кот-е совершают вынужденные колебания в переменном э/м поле волны. Электроны входящие в атом делятся на внешние (оптические) и внутренние.

Ур-е движения для оптического электрона: ~r**+γ~r*+ω₀²~r=(e/m)*~E(~r,t), ~r*≡d~r/dt, ~r(t)=A*e^-iωt. Решение: ~r(t)=((e/m)/(ω₀²-ω²-iγω))~E(t), ω₀ – собственная частота электрона внутри атома. ω – частота внешнего э/м поля.

Дипольный момент атома, индуцируемый электрическим полем э/м полем.

~p=e~r. Суммарный дипольный момент для N атомов наз-ся поляризованностью среды.

~P=N~p, N – число атомов в ед. объема/концентрация.

С др. стороны поляризованность среды или поляризация среды опред-ся формулой: ~P= ε₀χ~E – отклик среды на внешнее поле. χ – линейная диэлектрическая восприимчивость среды. При сравнении формул (указ. выше) и ф-лы вектора индукции электрич. поля (~D= ε₀~E+~P) можно легко получить связь: ε(ω)=1+χ(ω), χ(ω)=[e²N]/[mε₀(ω₀²-ω²-iγω)], ε(ω)=1+[e²N]/[mε₀(ω₀²-ω²-iγω)], n=sqrt(ε(ω)), ε(ω)=n², ε(ω)=Re(ε)+iIm(ε), n(ω)=n'(ω)+in''(ω),

Re(): (n')²-(n'')²=1+[e²N(ω₀²-ω²)]/[ε₀m((ω₀²-ω²)²+γ²ω²)], (*)

Im(): 2n'n''=[e²N(γω)]/[ε₀m((ω₀²-ω²)²+γ²ω²)] (*)

Для прозрачных или частично прозрачных в оптич. диап. диэлектриков коэф. затухания γ мал => γ²ω²<<(ω₀²-ω²)². n''≈0 => для n': (n'(ω))²=1+[e²N]/[mε₀(ω₀²-ω²)].

Легко обобщить получ-ю ф-лу для случая ансамбля оптич-х электронов с собств. частотами: (n'(ω))²=1+[e²/ε₀m]∑_i(N_i/(ω_0i²-ω²)).

Нормальная дисперсия. В дали от собственных резонансов (от ω₀) n'≈1. (n')²-1=(n'-1)(n'+1) ≈2(n'-1) => n'(ω) ≈1+[e²N]/[2mε₀(ω₀²-ω²)]

Аномальная дисперсия.

Если не пренебрегать γ, то вблизи собств. частот ω₀ n' является непрерыв. функцией, тогда из (*) выделяем мнимую и действ. часть.

n'(ω)=1+[e²N/2ε₀m]*[ (ω₀²-ω²)/((ω₀²-ω²)²+γ²ω²)], n''(ω)= [e²N/2ε₀m]*[γm/((ω₀²-ω²)²+γ²ω²)]

Поглощение света. Закон Бугера. Спектр поглощения. Линейчатый и молекулярный спектры. Полосы поглощения.

Это явление опис-ся законом Бугера. I=I0*e –kx. k – показатель поглащения зависящий от длины волны λ и от св-в вещ-ва (плотность, температура).… Молекулярный спектр поглащ-я (для вещ-в сост-х из молекул) – опр-ся колеб-ми атомов в молекулах и имеет вид полос…