рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры
- Раздел Образование
- /
- Інтерференція світлових хвиль. Когерентність світлових хвиль
Реферат Курсовая Конспект
Інтерференція світлових хвиль. Когерентність світлових хвиль
Інтерференція світлових хвиль. Когерентність світлових хвиль - раздел Образование, 1)Інтерференція Світлових Хвиль. Когерентність Світлових Хвиль....
1)Інтерференція світлових хвиль. Когерентність світлових хвиль.
Інтерференція світла - це складання полів світлових хвиль від двох або декількох (порівняно невеликого числа) джерел. У загальному випадку поляризація кожної з інтерферуючих хвиль (тобто напрямок, уздовж якого коливається вектор електричного поля; магнітне поле не враховується) має свій напрямок, і складання двох хвиль є векторне складання. Зазвичай розглядають інтерференцію хвиль, які мають однакову поляризацію. Тоді хвилі складаються алгебраїчно.
Нехай є два джерела гармонійних електромагнітних хвиль, що створюють на деякому віддаленні від себе в точці спостереження поля, що коливаються в такий спосіб:
E1 (t) = E1 cos (wt + j1),
E2 (t) = E2 cos (wt + j2).
Е1 і Е2 - амплітуди коливань; j1 і j2 - їх фази.
E1 = E2 = E0. Тоді результуюче коливання має вигляд:
E = 2E0 cos1 / 2 (j1 - j2) cos [wt + +1 / 2 (j1 + j2)] = ER cos (wt + jR).
Отже, результуюче коливання є також синусоїдальну коливання, але з іншими амплітудою і фазою:
ER = 2E0 cos1 / 2 (j1 - j2), jR = 1 / 2 (j1 + j2).
Результуюче поле має амплітуду, пов'язану з амплітудами співвідношенням
E2R = E21 + E22 + 2E1E2cos (j2 - j1).
Необхідною умовою інтерференції хвиль є їх когерентність, тобто узгоджене перебіг у часі та просторі декількох коливальних або хвильових процесів. Цій умові задовольняють монохроматичні хвилі - необмежені в просторі хвилі однієї певної і строго постійної частоти. Так як ні один реальний джерело не дає строго монохроматичного світла, то хвилі, які випромінює будь-якими незалежними джерелами світла, завжди некогерентних. Спектр частот реальної хвилі має кінцеву ширину. Якщо в якийсь момент часу хвилі були у фазі, через деякий час різниця фаз буде вже дорівнює π (хвилі в протифазі). Таку хвилю можна наближено вважати монохроматичної тільки протягом часу
2)Методи спостереження інтерференції світла.
Інтерференція спостерігається інерційним приймачем випромінювання в області перекриття двох когерентних світлових пучків. Для їх створення потрібно в обсязі когерентності виділити два вторинних джерела світла і за допомогою того чи іншого способу здійснити накладання цих пучків. Отримати експериментально когерентні джерела в оптичному полі випромінювання лазера порівняно просто. Найважче здійснити для теплових джерел світла. У цьому випадку для отримання когерентних джерел застосовуються два експериментальні методи: метод поділу амплітуди і метод поділу фронту хвилі.
У першому методі світло від джерела потрапляє на світлорозподільну пластину, відображені і проходять промені світла мають приблизно однакові амплітуди. Так як промені утворилися з поділу одного і того ж цугу хвилі, то вони когерентні. У другому методі когерентні випромінювання виходять за допомогою тих чи інших оптичних пристроїв, наприклад отворів, дзеркал, лінз і т.д., розташованих на поверхні фронту хвилі.
При освітленні системи монохроматичним світлом у відбитому світлі будуть спостерігатись світлі та темні кільця сталих радіусів r , які чергуються (рис.8). Радіуси темних кілець визначаються за умовою мінімумів інтерференції : Δ = (2m + 1)λ/2, тобто r2/R + λ/2 = mλ + λ/2,
тому радіус m – го темного кільця дорівнює: rm = (mλR)1/2 . (20)
Радіуси послідовних світлих кілець знаходяться за умовою максимумів:
Δ = 2mλ/2, тому радіус m - світлого кільця rm = ((m – 1/2) λR)1/2 . (21)
Відлік темних кілець починається з m = 0, тобто від самого центру інтерференційної картини, а відлік світлих кілець – з m =1. Радіуси кілець зростають пропорційно корню квадратному з їх номера m, тобто з віддаленням від центру кільця розміщуються густіше (рис.8.б). При освітленні приладу білим світлом світлі кільця стануть різнокольоровими.
Вимірюючи радіуси кілець, можна, якщо відомий радіус кривизни R, визначити довжину хвилі світла λ, яким освітлюється прилад, і навпаки, знаючи λ, знайти радіус кривизни лінзи R.
Правильна форма кілець Ньютона легко спотворюється при будь-яких, навіть незначних, дефектах в обробці опуклої поверхні лінзи і верхньої поверхні пластини. Тому спостереження форми кілець Ньютона дає можливість здійснювати швидкий і дуже точний контроль якості шліфування плоских пластин і лінз, а також близькість поверхонь останніх до сферичної форми.
5)Метод графічного додавання амплітуд світлових хвиль.
З малюнка видно, що різниця ходу променів від краю кільця радіуса r і від центра отвору
.
Тому від кільця з радіусом r коливання будуть приходити з запізненням по фазі на
.
6)Дифракція Френеля від круглого отвору.
У плані історичному теоретичне дослідження явищ дифракції було виключно важливим для затвердження уявлень про хвильову природу світла. Що й казати, правильні уявлення в кожній області дуже важливі для загального правильного уявлення про Природі. Тільки в такому випадку ми можемо успішно використовувати явища всякого роду для наших потреб.
В оптиці різні прилади зі зрозумілих причин мають кругле вхідні отвори, діафрагми та ін. І неминуча дифракція на круглих отворах обмежує можливості цих приладів. При знайомстві, наприклад, з лінзою ми обмежувалися параксіального променями, досить вузькими пучками світла. Лише за цієї умови преломляющие поверхні лінзи можна виготовляти сферичними. Але це, природно, обмежує можливості виготовлених з таких лінз оптичних приладів і, зокрема, через дифракції. А от, наприклад, для астрономічних спостережень необхідні грандіозно великі вхідні отвори, змінювані метрами. У цьому випадку завдання виготовлення телескопа неймовірно ускладнюється, телескопи з такими отворами дуже дорогі і, відповідно, унікальні.
Ось для деякого, хоча б, розуміння цих проблем нам і необхідно зайнятися
обговоренням дифракції на круглих отворах.
7)Дифракція Фраунгофера від щілини.
Раніше ми отримали такий вираз для кутового розподілу амплітуди від системи точкових джерел, від "ланцюжка" джерел довжиною b:
.
Через особливу важливість та й складності розуміння цього результату отримаємо його ще раз - іншим способом.
8)Дифракція Фраунгофера на дифракційній решетці.
Така грати складаються з великого числа щілин шириною b, розташованих на відстані d одна від одної. Зрозуміло, b <d. Кожна щілина може розглядатися як джерело циліндричних хвиль, що викликають електромагнітні коливання в деякій віддаленій зоні спостереження. У цьому випадку виявляється справедливим результат, який ми отримали для періодично розташованих точкових джерел:
; 
.
3)Принцип Гюйгенса-Френеля.
Френель дав наступне формулювання принципу Гюйгенса кілька узагальнену Релея (1842 - 1919). Оточимо всі джерела світла S1, S2, S3 ... довільній замкнутою поверхнею F (ріс.5.2.1.) Кожну точку такої поверхні можна розглядати як джерело вторинних хвиль, що поширюються у всіх напрямках. Ці хвилі когерентні, оскільки всі вони порушуються одними і тими ж первинними джерелами. Світлове поле, що виникає в результаті їх інтерференції, у просторі поза їх інтерференції, у просторі поза поверхні F збігається з полем реальних джерел світла.
Таким чином, дійсні джерела світла можна хіба що замінити навколишнього їх світиться поверхнею F з безперервно розподіленими по ній когерентними вторинними джерелами. Відмінність цієї поверхні від реальної поверхні випромінюючого тіла полягає в тому, що вона абсолютно прозора для всього випромінювання. Він означає, що хвиля, що відокремилася від своїх джерел, надалі веде автономне існування, абсолютно не залежить від наявності джерел.
Перше завдання, яке повинен був розглянути Френель, висунувши нову формулювання принципу Гюйгенса, постало завдання про прямолінійне поширенні світла. Френель вирішив її шляхом розгляду взаємної інтерференції вторинних хвиль, застосувавши надзвичайно наочний прийом, який замінює складні обчислення і має загальне значення при розборі задач про поширення хвиль. Метод цей отримав назву методу зон Френеля.
. 5.2.1 Згідно з принципом Гюйгенса - Френеля замінимо дію джерела А дією уявних джерел, розташованих на допоміжній поверхні S.
В якості такої допоміжної поверхні S виберемо поверхню фронту хвилі, що йде з А (рис. 5.2.2.). Обчислення результату інтерференції вторинних хвиль дуже спрощується, якщо застосувати наступний зазначений Френелем прийом: для обчислення дії в точці В з'єднуємо А з В і розбиваємо поверхню S на зони такого розміру, щоб відстані від країв зони до В відрізнялися на ½ l, тобто
М1В-М0В = М2В-М1В = м3в-М2В = ... = ½ l
Неважко обчислити розміри отриманих таким чином зон. З рис. 5.2.3 отримуємо
для першої зони
Так як l дуже мало в порівнянні з а чи b, то 
Рис. 5.2.2. Побудова зон Френеля
І, отже, площа сферичного сегмента, що представляє першу зону, 
знайдемо значення 
т.е. площа другої зони також дорівнює 
. Практично ту ж площу матиме і кожна з усіх наступних зон. Таким чином, побудова Френеля розбиває поверхню сферичної хвилі на рівновеликі зони, кожна з яких має площу 
Ріс.5.2.3. Обчислення площі центральної зони Френеля.
Амплітуда s результуючого коливання, що виходить внаслідок взаємної інтерференції світла, що йде до точки В від різних ділянок нашої сферичної хвилі, менше амплітуди, створюваної дією однієї центральної зони. Таким чином дія всієї хвилі на точку В зводиться до дії її малого ділянки, меншого, ніж центральна зона із площею
Отже, поширення світла від А до В дійсно відбувається так, як якщо б світловий пучок йшов всередині дуже вузького каналу вздовж АВ, тобто прямолінійно.
4)Дифракція світла. Метод зон Френеля.
Дифракція розглядає процеси відхилення напрямку поширення світла від прямолінійного при зустрічі з деякими перешкодами або при відбитті від них.
Метод зон ФренеляФренель запропонував оригінальний метод розбиття хвильової поверхні S на зони, що дозволив сильно спростити рішення задач (метод зон Френеля).
Межею першої (центральної) зони служать точки поверхні S, що знаходяться на відстані
від точки M (рис. 9.2). Точки сфери S, що знаходяться на відстанях 
, 
, і т.д. від точки M, утворюють 2, 3 і т.д. зони Френеля.Коливання, які збуджуються в точці M між двома сусідніми зонами, протилежні за фазою, оскільки різниця ходу від цих зон до точки M
.
Рис. 9.2
Тому при додаванні цих коливань, вони повинні взаємно послаблювати один одного:
, (9.2.2)
де A - амплітуда результуючого коливання, 
- амплітуда коливань, порушується i-й зоною Френеля.
Величина залежить від площі Si зони і кута ai між нормаллю до поверхні і прямий, спрямованої в точку M.
Площа однієї зони
.
Звідси видно, що площа зони Френеля не залежить від номера зони i. Це означає, що при не надто великих i площі сусідніх зон однакові.
У той же час із збільшенням номера зони зростає кут і, отже, зменшується інтенсивність випромінювання зони в напрямку точки M, тобто зменшується амплітуда. Вона зменшується також через збільшення відстані до точки M:
.
Загальне число зон Френеля, що вміщується на частини сфери, зверненої убік точки M, дуже велике.
Звідси випливає, що кути між нормаллю до зони і напрямком на точку M у сусідніх зон приблизно рівні, тобто амплітуди хвиль, що приходять в точку M від сусідніх зон, приблизно рівні.
Світлова хвиля поширюється прямолінійно. Фази коливань, які збуджуються сусідніми зонами, відрізняються на π. Тому амплітуда коливання від деякої m-ї зони дорівнює середньому арифметичному від амплітуд примикають до неї зон, тобто
.
. (9.2.2)
Так як площі сусідніх зон однакові, то вирази в дужках дорівнюють нулю, значить результуюча амплітуда.
Інтенсивність випромінювання.
Таким чином, результуюча амплітуда, що створюється в деякій точці M всієї сферичної поверхнею, дорівнює половині амплітуди, створюваної однієї лише центральною зоною, а інтенсивність.
Так як радіус центральної зони малий , отже, можна вважати, що світло від точки P до точки M поширюється прямолінійно.
Якщо на шляху хвилі поставити непрозорий екран з отвором, залишає відкритою тільки центральну зону Френеля, то амплітуда в точці M дорівнюватиме. Відповідно, інтенсивність в точці M буде в 4 рази більше, ніж за відсутності екрану (тому). Інтенсивність світла збільшується, якщо закрити всі парні зони.
Таким чином, принцип Гюйгенса-Френеля дозволяє пояснити прямолінійне поширення світла в однорідному середовищі.
Для цього використовуються зонні пластинки - система чергуються прозорих і непрозорих кілець.
9)Поляризація світла. Закон Малюса.
Поляризація визначається тим, як спрямований, наприклад, вектор електричного поля в площині, перпендикулярної до напрямку поширення хвилі. Вектор перпендикулярний напрямку розповсюдження хвилі, але цей напрямок може тим чи іншим способом змінюватися. Світло називають поляризованим, якщо спостерігається деяка регулярність такої зміни.
Для лінійно поляризованого світла справедливий закон Малюса. Нехай коливання електричного вектора відбуваються у вертикальній площині і амплітуда коливань дорівнює E0. Якщо вісь аналізатора повернена не кут j по відношенню до напрямку поляризації, до фотоприймача пройде світло з амплітудою
Оскільки інтенсивність світла пропорційна квадрату амплітуди, ми отримуємо закон Малюса
Світло з амплітудою E ^ затримується аналізатором.
10)Види поляризованого світла. Ступінь поляризації.
Світло, в якому напрямки коливань якимсь чином впорядковані, називається поляризованим.
Поляризація світла – це така його властивість, яка характеризується просторово-часовою впорядкованістю орієнтації векторів напруженостей електричного та магнітного полів. Під терміном “поляризація світла” розуміють також процес отримання поляризованого світла.
Світло, в якому вектор Е коливається в певній площині, називається плоскополяризованим або лінійно поляризованим(рис.17,б).
Найбільш загальним типом поляризації є еліптична поляризація. В еліптично поляризованій світловій хвилі кінець вектора Е (в певній точці простору) описує деякий еліпс. Лінійно поляризоване світло можна розглядати як один з випадків еліптично поляризованого світла, коли еліпс перетворюється у відрізок прямої лінії., другим випадком є поляризація по колу, коли еліпс перетворюється на коло.
Природне світло можна перетворити в плоскополяризоване за допомогою поляризаторів, пристроїв, які пропускають коливання тільки визначеного напрямку
Ступінь поляризації (виділення світлових хвиль з означеною орієнтацією електричного і магнітного векторів) залежить від кута падіння променів і показників заломлення речовин. Шотландський фізик Д Брюстер (1781-1868р.р.) встановив закон, згідно з яким прикуті падіння ίВ (кут Брюстера), що визначається співвідношенням:
tg ίB = n21 (35)
(n21 – показник заломлення другого середовища відносно першого), відбитий промінь буде плоскополяризованим (тобто буде мати тільки коливання , перпендикулярні до площини падіння). Заломлене світло при куті падіння ίВ поляризується максимально, але не повністю.
Рис.20
Якщо світло падає на межу розподілу під кутом Брюстера, то напрями поширення відбитої і заломленої хвиль взаємно перпендикулярні
(tg ίB = sin ίB/cos ίB, n21 = sin ίB/sin ί2, де ί2 – кут заломлення, звідки cos ίB= sin ί2 . Отже, ίB + ί2 = π/2, але ίB = ί΄B (закон відбиття), тому ί΄B+ ί2 = π/2).
Ступінь поляризації заломленого світла може бути значно більшим завдяки багаторазовим заломленням при умові падіння світла кожен раз на межу розподілу під кутом Брюстера. Якщо, наприклад, для скла ( n = 1,53) ступінь поляризації заломленого променя ≈ 15%, то після заломлення на 8 – 10 однакових скляних пластинках, розміщених одна за одною, світло, яке виходить з такої системи , буде практично повністю поляризоване. Така сукупність пластинок називається стопою. Стопа дає можливість проаналізувати світло як при відбитті, так і при заломленні.
11) Поляризація світла при заломленні та відбитті. Закон Брюстера.
Якщо природне світло падає на межу поділу двох діелектриків (наприклад, повітря і скло), то частина його відбивається, а частина заломлюється в другому середовищі. Якщо на шляху відбитого і заломленого променів поставити аналізатор (наприклад, турмалін), то можна виявити, що відбитий і заломлений промені частково поляризовані: при обертанні аналізатора навколо променів інтенсивність світла періодично підсилюється і слабне (повного гасіння не спостерігають). Подальші дослідження показали, що у відбитому промені переважають коливання, які перпендикулярні до площини падіння, а у заломленому промені – коливання, паралельні площині падіння.
Ступінь поляризації (виділення світлових хвиль з означеною орієнтацією електричного і магнітного векторів) залежить від кута падіння променів і показників заломлення речовин. Шотландський фізик Д Брюстер (1781-1868р.р.) встановив закон, згідно з яким прикуті падіння ίВ (кут Брюстера), що визначається співвідношенням:
tg ίB = n21 (35)
(n21 – показник заломлення другого середовища відносно першого), відбитий промінь буде плоскополяризованим (тобто буде мати тільки коливання , перпендикулярні до площини падіння). Заломлене світло при куті падіння ίВ поляризується максимально, але не повністю.
Рис.20
Якщо світло падає на межу розподілу під кутом Брюстера, то напрями поширення відбитої і заломленої хвиль взаємно перпендикулярні
(tg ίB = sin ίB/cos ίB, n21 = sin ίB/sin ί2, де ί2 – кут заломлення, звідки cos ίB= sin ί2 . Отже, ίB + ί2 = π/2, але ίB = ί΄B (закон відбиття), тому ί΄B+ ί2 = π/2).
Ступінь поляризації заломленого світла може бути значно більшим завдяки багаторазовим заломленням при умові падіння світла кожен раз на межу розподілу під кутом Брюстера. Якщо, наприклад, для скла ( n = 1,53) ступінь поляризації заломленого променя ≈ 15%, то після заломлення на 8 – 10 однакових скляних пластинках, розміщених одна за одною, світло, яке виходить з такої системи , буде практично повністю поляризоване. Така сукупність пластинок називається стопою. Стопа дає можливість проаналізувати світло як при відбитті, так і при заломленні.
12) Природна оптична активність речовини
У кристалічних тілах, а також у деяких ізотропних рідинах, крім подвійного заломлення променів, спостерігається явище, яке полягає в тому, що площина коливань електричного вектора світлової хвилі повертається на деякий кут при проходженні світла крізь такі речовини. Це явище називається обертанням площини поляризації або оптичною активністю. Якщо речовина не знаходиться у зовнішньому магнітному полі, то оптична активність буде природною.
Природна оптична активність була відкрита в 1811 р. Д.Араго на пластинках кварцу, вирізаних перпендикулярно до оптичної осі.
Прийнято визначати напрям обертання площини поляризації відносно спостерігача, погляд якого спрямований назустріч падаючому променю. Обертання називають правим (додатним), якщо площина поляризації повертається вправо (за годинниковою стрілкою) для спостерігача, і лівим (від'ємним), якщо вона повертається вліво.
Експериментально встановлено, що в природі існує два типи кристалів кварцу, які є дзеркальним відображенням один одного. Перші обертають площину поляризації вправо, другі - вліво і відповідно називаються право- і лівообертаючим кварцем. Кут обертання площини поляризації пропорційний товщині шару оптично активної речовини і для монохроматичного світла, довжина світлової хвилі якого 
визначається формулою
, (21)
де l - довжина шляху променя в оптично активному середовищі; а - коефіцієнт пропорційності, який називають обертальною здатністю, або питомим обертанням. Він залежить від природи речовини, від температури та довжини хвилі і дорівнює величині кута, на який повертається площина поляризації монохроматичного світла при проходженні шару завтовшки l м.
Для оптично активних рідин та розчинів Ж.Біо у 1831 р. встановив, що кут повороту площини поляризації 
прямо пропорційний товщині шару l і концентрації С оптично активної речовини, тобто
, (21)
де 
- коефіцієнт пропорційності, який називається питомим обертанням розчину. Коефіцієнтзалежить від природи оптично активної речовини і розчинника, температури та довжини хвилі світла.
Біо також експериментально встановив наближену залежність величинивід довжини хвилі
. (22)
1. Властивості оптичної активності розчинів дають змогу визначити їх концентрації. Прилади, за допомогою яких проводять такі вимірювання, називаються поляриметрами. Оскільки для розчину цукру питоме обертання значне, то поляриметри набули широкого застосування в медичній практиці й техніці.
13) Магнітне обертання площини поляризації.
Деякі речовини (наприклад, з твердих тіл – кварц, цукор, кіновар, з рідин – водні розчини цукру, глюкози, скипидар, винна кислота), які називали оптично активними, мають властивість обертати площину поляризації.
Обертання площини поляризації можна спостерігати на такому досліді (рис.24).
Якщо між схрещеними поляризатором Р і аналізатором А, які дають темне поле зору, розмістити оптично активну речовину (наприклад, кювету з розчином цукру), то поле зору аналізатора просвітлюється. При обертанні аналізатора на деякий кут φ, можна знову отримати темне поле зору. Кут φ і є кутом, на який оптично активна речовина обертає площину поляризації світла, що проходить крізь поляризатор. Оскільки обертанням аналізатора можна отримати темне поле зору, то світло, що проходить крізь оптично активну речовину, можна вважати плоскополяризованим.
Досліди показують, що кут обертання площини поляризації для оптично активних кристалів і чистих рідин дорівнює φ = αd,
для оптично активних розчинів φ = [α]Cd, (37)
де α([α]) – так зване питоме обертання, яке чисельно дорівнює куту оберту площини поляризації світла шаром оптично активної речовини одиничної товщини (для розчинів – одиничної концентрації); С – об’ємно-вагова концентрація оптично активної речовини в розчині, кг/м3; d – товщина шару оптично активної речовини, який пройдений світлом.
Питоме обертання площини поляризації і ,зокрема, формула (37) лежить в основі дуже точного методу швидкого визначення концентрації розчинів оптично активних речовин, який називають поляриметрією. Для цього використовують установку, що показана на рис. 24. Вимірявши кут оберту площини поляризації φ та знаючи [α] з формули (37), можна визначити концентрацію розчиненої речовини.
14) Дисперсія світла. Області нормальної і аномальної дисперсії
Дисперсією світла називається залежність показника заломлення n речовини від частоти (довжини хвилі ) світла або залежність фазової швидкості світла в середовищі від його частоти .
Дисперсію світла подають у вигляді залежності n = f(
).
Наслідком дисперсії є розклад у спектр пучка білого світла при проходженні його через призму.
Такий дослід вперше виконав у 1672 р. Ньютон. Схема досліду наведена на рис. 148. Промінь світла від Сонця проходить через малий круглий отвір у ставні вікна, потім заломлюється в скляній призмі 
і падає на аркуш білого паперу.
При цьому кругле зображення отвору розтягується в кольорову смугу 
, яку Ньютон назвав спектром.
Здебільшого показник заломлення зростає при збільшенні частоти. Це зростання називають нормальною дисперсією. Аномальна дисперсія — зменшення показника заломлення при збільшенні частоти — виникає в спектральних областях, близьких до частот інтенсивного поглинання.
Розглянемо дисперсію світла у призмі. Нехай монохроматичний пучок світла падає на призму з показником заломлення n під кутом 
(рис. 149),
– заломлюючий кут призми.
Кут відхилення 
зв’язаний із заломлюючим кутом призми співвідношенням 
,
тобто кут відхилення променів призмою тим більший, чим більший заломлюючий кут призми. Оскільки кут відхилення залежить від величини n-1, а n є функцією довжини хвилі, то промені різних довжин хвиль після проходження призми виявляються відхиленими на різні кути.
Величину 
,що відповідає постійному значенню кута падіння , називають кутовою дисперсією призми.
За допомогою призми, як і за допомогою дифракційної ґратки, розкладаючи світло у спектр, можна визначити його спектральний склад.
Розглянемо відмінності в дифракційному і призматичному спектрах:
а) дифракційна ґратка розміщує падаюче світло безпосередньо по довжинах хвиль, тому за виміряними кутами можна обчислити довжину хвилі.
Розклад білого світла в призмі відбувається за значеннями показника заломлення, тому для визначення довжини світла треба знати залежність n = f().
У дифракційному спектрі кольори розміщуються за порядком зростання довжини хвилі, а в дисперсійному – навпаки. Дифракційною ґраткою червоні промені, що мають більшу довжину хвилі, ніж фіолетові, відхиляються сильніше.
На рис. 150 наведені залежності показника заломлення n від довжини хвилі для скла 1, кварцу 2 і флюориту 3. Як видно із рис. 150, показник заломлення монотонно зростає зі зменшенням довжини хвилі . Отже, призмою червоні промені, що мають менший показник заломлення, ніж фіолетові промені, відхилюються на менший кут , ніж фіолетові промені
б) дисперсійний спектр білого світла стиснутий у червоній області і розтягнутий у фіолетовій, тому що показник заломлення скла в області коротких хвиль при зміні довжини хвилі випромінювання змінюється швидко, а в області довгих хвиль – повільно. Дифракційний спектр рівномірно розтягнутий на всіх своїх ділянках.
Величина 
– дисперсія речовини, показує, як швидко змінюється показник заломлення з довжиною хвилі.
Дисперсію світла в середовищі називають нормальною, якщо із зростанням частоти абсолютний показник заломлення n середовища також зростає: 
Така залежність показника заломлення n від 
буде в тих областях частот, для яких середовище прозоре. Наприклад, звичайне скло прозоре для видимого світла і в цьому інтервалі частот має нормальну дисперсію.
Дисперсію світла в середовищі називають аномальною, якщо із зростанням частоти абсолютний показник заломлення середовища зменшується: 
Аномальна дисперсія буде в області частот, які відповідають смугам інтенсивного поглинання світла речовиною. Для скла ці смуги лежать в ультрафіолетовій й інфрачервоній частині спектра. Аномальній дисперсії відповідає інтервал довжин хвиль від 
до 
(рис. 151), або інтервал частот від 
до 
(рис. 152)
15) Електронна теорія дисперсії світла
16) Теплове випромінювання. Закон Кірхгофа
Тіла, які нагріті до досить високих температур, світяться. Світіння тіл, яке обумовлене нагріванням, називається тепловим випромінюванням. Теплове випромінювання є найбільш поширеним в природі і відбувається за рахунок енергії теплового руху атомів і молекул речовини. Теплове випромінювання властиве всім тілам, які мають температуру, вищу за 0К. Теплове випромінювання має суцільний спектр частот, положення максимуму якого залежить від температури. При високих температурах випромінюються ультрафіолетові й видимі електромагнітні хвилі, при більш низьких температурах - переважно інфрачервоні хвилі.
Теплове випромінювання - практично єдиний вид випромінювання, яке може бути рівноважним. Припустимо, що нагріте (випромінююче) тіло поміщене в порожнину, обмежену ідеальною не відбиваючою оболонкою. З часом, у результаті безперервного обміну енергією між тілом і випромінюванням наступить рівновага, тобто тіло в одиницю часу буде поглинати стільки ж енергії, скільки й випромінювати. Якщо рівновага між тілом і випромінюванням з якої-небудь причини буде порушена то тіло випромінює енергії більше, ніж поглинає. Якщо в одиницю часу тіло більше випромінює, ніж поглинає (або навпаки), то температура тіла почне знижуватися (або підвищуватися). У результаті буде послаблятися (або зростати) кількість випромінюваної тілом енергії, доки, нарешті, не встановиться нова рівновага. Всі інші види випромінювання неврівноважені.
Кількісною характеристикою теплового випромінювання є його енергетична світимість - потужність випромінювання з одиниці площі поверхні тіла в інтервалі частот одиничної ширини. Одиницею енергетичної світимості є джоуль на метр у квадраті в секунду (Дж/(м 2с).
Поглинальна здатність тіла — величина безрозмірна.
Тіло, яке здатне поглинати повністю при будь-якій температурі все падаюче на нього випромінювання будь-якої частоти, називається абсолютно чорним. Отже, поглинальна здатність абсолютно чорного тіла для всіх частот і температур дорівнює одиниці. Абсолютно чорних тіл у природі немає, однак такі тіла, як сажа, платинова чернь, чорний оксамит і деякі інші, у певному інтервалі частот за своїми властивостями близькі до них.
Ідеальною моделлю абсолютно чорного тіла є замкнута порожнина з невеликим отвором (рис. 1), внутрішня поверхня якої покрита чорною фарбою. Промінь світла, що потрапив усередину такої порожнини, багаторазово буде відбиватися від стінок, у результаті чого інтенсивність практично зменшується до нуля.
Досліди показують, що при розмірі отвору, меншому 0,1 діаметра порожнини, падаюче випромінювання на всіх частотах практично «повністю поглинається.
Поряд з поняттям абсолютно чорного тіла використовують поняття сірого тіла — тіла, поглинальна здатність якого менша одиниці, але однакова для всіх частот і залежить тільки від температури, матеріалу й стану поверхні тіла. Таким чином, для сірого тіла 
.
Дослідження теплового випромінювання зіграло важливу роль у створенні квантової теорії світла, тому необхідно знати закони, яким воно підпорядковується.
Закон Кірхгофа
Із закону Кірхгофа треба усвідомити, що спектральна густина випромінювальної здатності будь-якого тіла в будь-якій області спектра завжди менша… Використовуючи закон Кірхгофа, вираз для інтегральної випромінювальної…Частинка в прямокутній потенціальній ямі
де – ширина “ями”, а енергія відраховується від дна ями. Рівняння Шредінгера у випадку одномірної ями запишемо у вигляді .Состав и характеристика атомного ядра
Протон. Протон (р) есть не что иное, как ядро атома водорода. Он обладает зарядом +е и массой тр = 938,2 Мэв1). (87.1) Для сравнения укажем, что масса электрона, выраженная в единицах энергии, составляетМасса и энергия связи ядра
ядро нуклоны и удалить их друг от друга на такие расстояния, при которых они практически не взаимодействуют друг с другом. Таким образом, энергия… ▲Е должно сопровождаться эквивалентным уменьшением массы тела на Ат =… Ясв = с2 {[2тр + (А - 2) тп] - тя}. (88.1)Ядерные реакции
Наиболее распространенным видом ядерной реакции является взаимодействие легкой частицы а с ядром X, в результате которого образуется легкая частица… X + а-> V + 6. Обычно реакции такого вида записываются сокращеннов виде:Термоядерные реакции
Чтобы преодолеть потенциальный барьер, обусловленный кулоновским отталкиванием, ядра с порядковыми номерами и должны обладать энергией: ь =—-—, ' я– Конец работы –
Используемые теги: Інтерференція, світлових, хвиль, Когерентність, світлових, хвиль0.09
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Інтерференція світлових хвиль. Когерентність світлових хвиль
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Реклама
Информация в виде рефератов, конспектов, лекций, курсовых и дипломных работ имеют своего автора, которому принадлежат права. Поэтому, прежде чем использовать какую либо информацию с этого сайта, убедитесь, что этим Вы не нарушаете чье либо право.
© copyright 1999 - 2024 allRefs.net. Все права защищены. Страница сгенерирована за: 0.164 сек.
Новости и инфо для студентов