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. ПодПолучение 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 фотоновЭффект 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 Dυ=dn/dυ или Dλ=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(Ni/(ω0i2-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)]
