Электрический ток в полупроводниках

Полупроводник – вещество, у которого удельное сопротивление может изменяться в широких пределах и очень быстро убывает с повышением температуры., а это значит, что электрическая проводимость (1/R) увеличивается (наблюдается у кремния, германия, селена и у некоторых соединений).

Механизм проводимости у полупроводников:

Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями.
При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет и он ведет себя как диэлектрик.

Полупроводники чистые (без примесей)
Если полупроводник чистый(без примесей), то он обладает собственной проводимостью, которая невелика.
Собственная проводимость бывает двух видов:
1) электронная (проводимость "n " - типа)
2) дырочная (проводимость " p" - типа)
Общая проводимость чистого полупроводника складывается из проводимостей "p" и "n" -типов и называется электронно-дырочной проводимостью.

У полупроводников при наличии примесей существует собственная + примесная проводимость. Наличие примесей сильно увеличивает проводимость.
При изменении концентрации примесей изменяется число носителей эл.тока - электронов и дырок.
Существуют:

1) донорные примеси (отдающие) - являются дополнительными поставщиками электронов в кристаллы полупроводника, легко отдают электроны и увеличивают число свободных электронов в полупроводнике.
Это проводники " n " - типа, т.е. полупроводники с донорными примесями, где основной носитель заряда - электроны, а неосновной - дырки.
Такой полупроводник обладает электронной примесной проводимостью.

2) акцепторные примеси (принимающие) - создают "дырки", забирая в себя электроны.
Это полупроводники " p "- типа, т.е. полупроводники с акцепторными примесями, где основной носитель заряда - дырки, а неосновной - электроны.
Такой полупроводник обладает дырочной примесной проводимостью.

Электрические свойства "p-n" перехода:

"p-n" переход (или электронно-дырочный переход) - область контакта двух полупроводников, где происходит смена проводимости с электронной на дырочную (или наоборот).
В кристалле полупроводника введением примесей можно создать такие области. В зоне контакта двух полупроводников с различными проводимостями будет проходить взаимная диффузия. электронов и дырок и образуется запирающий электрический слой. Электрическое поле запирающего слоя препятствует дальнейшему переходу электронов и дырок через границу. Запирающий слой имеет повышенное сопротивление по сравнению с другими областями полупроводника.

Электронно-дырочный переход обладает односторонней проводимостью.

3. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

- это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

СВОЙСТВА (стационарного) МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Постоянное (или стационарное) магнитное поле - это магнитное поле, неизменяющееся во времени.

1. Магнитное поле создается движущимися заряженными частицами и телами, проводниками с током, постоянными магнитами.

2. Магнитное поле действует на движущиеся заряженные частицы и тела, на проводники с током, на постоянные магниты, на рамку с током.

3. Магнитное поле вихревое, т.е. не имеет источника.

МАГНИТНЫЕ СИЛЫ - это силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга.

..................

 

МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ - это силовая характеристика магнитного поля.

Вектор магнитной индукции направлен всегда так, как сориентирована свободно вращающаяся магнитная стрелка в магнитном поле.

Единица измерения магнитной индукции в системе СИ:

ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ - это линии, касательными к которой в любой её точке является вектор магнитной индукции.

Однородное магнитное поле - это магнитное поле, у которого в любой его точке вектор магнитной индукции неизменен по величине и направлению; наблюдается между пластинами плоского конденсатора, внутри соленоида (если его диаметр много меньше его длины) или внутри полосового магнита.

СВОЙСТВА ЛИНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

• имеют направление;
• непрерывны;
• замкнуты (т.е. магнитное поле является вихревым);
• не пересекаются;
• по их густоте судят о величине магнитной индукции.

СИЛА АМПЕРА - это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.

Модуль силы Ампера равен произведению силы тока в проводнике на модуль вектора магнитной индуции, длину проводника и синус угла между вектором магнитной индукции и направлением тока в проводнике.

Сила Ампера максимальна, если вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику.

Если вектор магнитной индукции параллелен проводнику, то магнитное поле не оказывает никакого действия на проводник с током, т.е. сила Ампера равна нулю.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:

Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а 4 вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующий на проводник с током.

Примеры:

или

 

ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩИЙСЯ ЗАРЯД

Сила Лоренца - сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся электрически заряженную частицу.

где q - заряд частицы; υ - скорость заряда; B - индукции магнитного поля;
α - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки:

Если поставить левую руку так, чтобы перпендикулярная скорости составляющая вектора индукции входила в ладонь, а четыре пальца были бы расположены по направлению скорости движения положительного заряда (или против направления скорости отрицательного заряда), то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца

Если заряженная частица движется параллельно силовым линиям магнитного поля, то Fл = 0, и заряд в магнитном поле движется равномерно и прямолинейно.
Если заряженная частица движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, то сила Лоренца является центростремительной и создает центростремительное ускорение равное

а =

 

В этом случае частица движется по окружности.

тогда радиус окружности период обращения заряда в магнитном поле

Магниты – тела, вокруг которых существует магнитное поле.

МАГНИТЫ

 

естественные природные руды (железные), обладающие способностью притягивать к себе находящиеся поблизости небольшие железные предметы

искусственные (постоянные) железные или стальные тела, ставшие магнитами, т.е. получившее магнитные свойства в результате помещения их в поле магнита; магнитные свойства данных тел сохраняются и после их удаления из поля магнита

Магниты имеют два полюса: S (южный) и N (северный), которые обладают наибольшей силой притяжения.

Одноимённые полюса магнита отталкиваются друг от друга, а разноимённые – притягиваются.

Характеристики магнитного поля:

Магнитный поток (Ф, Вб) – число линий магнитной индукции пронизывающих площадку.

Ф = В·S ·sinα α – угол между В и S; если α = 90°, то Ф = В·∆S

Напряжённость магнитного поля (Н, А/м) – величина, которая характеризует магнитное поле в какой либо точке пространства, созданное макротоками (токи, текущие в проводах электрической цепи) в проводниках независимо от окружающей среды.

В = μ_сН

Для прямолинейного тока: Н = ;

в центре кругового тока: Н = ;

в центре соленоида: Н = .

Магнитная проницаемость вещества

Значение магнитной индукции зависит от среды, в которой существует магнитное поле. Отношение магнитной индукции В поля в данной среде к магнитной индукции В_о в вакууме, характеризует магнитные свойства данной среды и называется относительной магнитной проницаемостью вещества - µ.

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

 

Способы получения индукционного тока:

1. перемещение магнита и катушки относительно друг друга; 2. перемещение одной катушки относительно другой; 3. изменение силы тока в одной из катушек; 4. замыкание и размыкание цепи; 5. перемещение сердечника;

Явление электромагнитной индукции – возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше индукционный ток.

 

 

ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ:

Электрический ток в цепи возможен, если на свободные заряды проводника действуют сторонние силы. Работа этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура называется ЭДС. При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, в контуре появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС индукции.
Учитывая направление индукционного тока, согласно правилу Ленца:

εинд = =   = ωФ; = LI,

[Вб] - потокосцепление – величина, характеризующая связь магнитного поля с замкнутой цепью, сквозь которую он проходит ω – число витков; Ф – магнитный поток; L [Гн] – индуктивность цепи – коэффициент пропорциональности, характеризующий зависимость собственного потокосцепления замкнутой цепи от её формы и окружающей среды

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой с противоположным знаком.

ВИХРЕВОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Причина возникновения электрического тока в неподвижном проводнике - электрическое поле.
Всякое изменение магнитного поля порождает индукционное электрическое поле независимо от наличия или отсутствия замкнутого контура, при этом если проводник разомкнут, то на его концах возникает разность потенциалов; если проводник замкнут, то в нем наблюдается индукционный ток.

Вихревые токи:

Индукционные токи в массивных проводниках называют токами Фуко. Токи Фуко могут достигать очень больших значений, т.к. сопротивление массивных проводников мало. Поэтому сердечники трансформаторов делают из изолированных пластин.
В ферритах - магнитных изоляторах вихревые токи практически не возникают.

 

Использование вихревых токов

- нагрев и плавка металлов в вакууме, демпферы в электроизмерительных приборах.

Вредное действие вихревых токов

- это потери энергии в сердечниках трансформаторов и генераторов из-за выделения большого количества тепла.

 

САМОИНДУКЦИЯ

Явление самоиндукции – возникновение ЭДС индукции в цепи, которое вызвано изменением магнитного поля тока, текущего в этой же цепи.

Собственное магнитное поле в цепи постоянного тока изменяется в моменты замыкания и размыкания цепи и при изменении силы тока.

ЭДС самоиндукции: εс =

ЭДС самоиндукции в цепи прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в этой цепи. - скорость изменения силы тока в цепи

 

Индуктивность (коэффициент самоиндукции) – физическая величина, показывающая зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и формы проводника и от среды, в которой находится проводник.
Индуктивность катушки зависит от:
числа витков, размеров и формы катушки и от относительной магнитной проницаемости среды (возможен сердечник).

ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА

Вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое обладает энергией.
Энергия магнитного поля равна собственной энергии тока.
Собственная энергия тока численно равна работе, которую должен совершить источник тока для преодоления ЭДС самоиндукции, чтобы создать ток в цепи.

Переменный ток

Переменный ток – ток, изменяющийся по направлению и величине по гармоническому закону.

Действующее значение силы тока – сила постоянного тока, выделяющего в проводнике за то же время такое же количество теплоты, что и переменный ток. I =

Мгновенное значение силы тока пропорционально мгновенному значению напряжения и совпадает по фазе: i = = I_m cos ωt

Действующее значение переменного напряжения определяется аналогично действующему значению силы тока U =

Мгновенное значение напряжения меняется по гармоническому закону: u = U_mcos ωt

Активные сопротивления – электрические устройства, преобразующие электрическую энергию во внутреннюю (высокоомные провода, спирали нагревательных приборов, резисторы).

R =

Мощность переменного тока.

При совпадении фаз колебаний силы тока и напряжения мгновенная мощность переменного тока равна:

p = iu = i²R= I_mU_m cos² ωt

Среднее значение мощности за период переменного тока равно: p =

Индуктивность и ёмкость в цепи переменного тока:

1. Индуктивность

В катушке, включённой в цепь переменного напряжения, сила тока меньше силы тока в цепи постоянного напряжения для этой же катушки. Следовательно, катушка в цепи переменного напряжения создает большее сопротивление, чем в цепи постоянного напряжения.

Напряжение опережает ток по фазе на π/2

 

Индуктивное сопротивление равно: Х_L = ωL = 2πνL

Закон Ома: I_m = , где Lω – индуктивное сопротивление.

2. Ёмкость

При включении конденсатора в цепь постоянного напряжения сила тока равна нулю, а при включении конденсатора в цепь переменного напряжения сила тока не равна нулю. Следовательно, конденсатор в цепи переменного напряжения создает сопротивление меньше, чем в цепи постоянного тока.

 

Емкостное сопротивление равно: Х_С = =

 

Резонанс в электрической цепи.

Резонанс в электрической цепи – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний тока при совпадении частот ω₀ = ω, где ω₀ – собственная частота колебательного контура, ω – частота питающего напряжения.

Поскольку Х_С ~ , а Х_L ~ ω, то сила тока в цепи буде зависеть от ω и будет максимальна при частоте, отвечающей условию: Х_С = Х_L, = ω₀ L, ω₀ =

Когда ω = ω₀ = , в цепи наблюдается резонанс.

ω₀

Передача и распределение электроэнергии

Трансформатор – прибор для преобразования напряжения и силы переменного тока при неизменной частоте (U↓I↑, U↑I↓)

Устройство:

2	1. Замкнутый сердечник (магнитопровод): набор пластин из трансформаторной стали. 2. Первичная обмотка, подключается к источнику переменного напряжения. 3. Вторичная обмотка, соединяется с потребителем

Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции.

Принцип действия на холостом ходу, т.е. без R_н:

ε_инд1 / ε_инд2 = ω₁/ω₂ = k, где ε_инд1 и ε_инд2 – ЭДС индукции в обмотках, ω₁ и ω₂ - число витков в обмотках,

k – коэффициент трансформации.

Если k > 1, то трансформатор понижает напряжение; если k < 1, то трансформатор повышает напряжение. При холостом ходе трансформатор потребляет из сети небольшую энергию, которая затрачивается на перемагничивание его сердечника.

Трансформаторы для преобразования переменных токов больших мощностей обладают высоким КПД.

Передача электрической энергии:

Генератор переменного тока	Повышающий трансформатор	ЛЭП (линии электропередач)	Понижающие трансформаторы	Потребители

 

5. Электромагнитные колебания и волны

Колебательный контур – цепь, в которой энергия электрического поля могла бы превращаться в энергию магнитного поля и обратно.

Электрический колебательный контур – система, состоящая из конденсатора и катушки, соединённых между собой в замкнутую электрическую цепь

Закрытый колебательный контур – цепь, состоящая из катушки и конденсатора, в которой происходит обмен энергией между ёмкостью и индуктивностью.

Свободные электромагнитные колебания – периодически повторяющиеся изменения силы тока в катушке и напряжения между обкладками конденсатора без потребления энергии от внешних источников.

Если контур «идеален», т.е. электрическое сопротивление равно 0 Х_L = Х_С ω =

Т = 2π – формула Томсона (период свободных электромагнитных колебаний в электрическом контуре)

Электромагнитное поле – особая форма материи, совокупность электрических и магнитных полей.

Переменные электрические и магнитные поля существуют одновременно и образуют единое электромагнитное поле.

ü При скорости заряда, равной нулю, существует только электрическое поле.

ü При постоянной скорости заряда возникает электромагнитное поле.

ü При ускоренном движении заряда происходит излучение электромагнитной волны, которая распространяется в пространстве с конечной скоростью.

Материальность электромагнитного поля:

ü можно зарегистрировать

ü существует независимо от нашей воли и желаний

ü имеет большую, но конечную скорость

Электромагнитные волны

Изменяющееся во времени и распространяющееся в пространстве (вакууме) электромагнитное поле со скоростью 3 · 10⁸ м/с образует электромагнитную волну. Конечная скорость распространения электромагнитного поля приводит к тому, что электромагнитные колебания в пространстве распространяются в виде волн.

Вдали от антенны значения векторов Е и В совпадает по фазе.

Главное условие возникновения электромагнитной волны – ускоренное движение электрических зарядов.

Скорость электромагнитной волны: υ = νλ λ = = υ2π

Свойства волн:

Ø отражение, преломление, интерференция, дифракция, поляризация;

Ø давление на вещество;

Ø поглощение средой;

Ø конечная скорость распространения в вакууме с;

Ø вызывает явление фотоэффекта;

Ø скорость в среде убывает.

 

 

6. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

Оптика – раздел физики, изучающий световые явления.
По современным представлениям свет имеет двойственную природу (корпускулярно-волновой дуализм): свет обладает волновыми свойствами и представляет собой электромагнитные волны, но одновременно является и потоком частиц – фотонов. В зависимости от светового диапазона проявляются в большей мере те или иные свойства.

Скорость света в вакууме:

При решении задач для вычислений берут обычно величину c = 3 · 10⁸ км/с.

ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА

Волновая поверхность – множество точек, колеблющихся в одинаковой фазе.
Принцип Гюйгенса: Каждая точка, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных сферических волн.
Законы отражения света
MN - отражающая поверхность
АА₁ и ВВ₁ - лучи падающей плоской волны
АА₂ и ВВ₂ - лучи отраженной плоской волны
АС - волновая поверхность падающей плоской волны перпендикулярна падающим лучам
DB - волновая поверхность отраженной плоской волны перпендикулярная отраженным лучам
α - угол падения (между падающим лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности)
β - угол отражения (между отраженным лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности)
Законы отражения:
1. Падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.
2. Угол падения равен углу отражения.

 

ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

Преломление света – это изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред.
Законы преломления света:

1. Луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к поверхности раздела двух сред, восстановленным в точке падения луча.
2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для двух данных сред есть величина постоянная

где n – это относительный показатель преломления (иначе показатель преломления второй среды относительно первой)
Показатель преломления

относительный	абсолютный
	Абсолютный показатель преломления - это показатель преломления среды относительно вакуума. Для вакуума (воздуха) абсолютный показатель преломления среды = 1

Физический смысл: он показывает во сколько раз скорость света в той среде, из которой луч выходит, больше скорости света в той среде, в которую он входит.

 

ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА

Пусть абсолютный показатель преломления первой среды больше, чем абсолютный показатель преломления второй среды
, то есть первая среда оптически более плотная.
Тогда, если направить луч света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду, то по мере увеличения угла падения преломленный луч будет приближаться к границе раздела двух сред (рис.1), затем пойдет по границе раздела (рис.2), а при дальнейшем увеличении угла падения преломленный луч исчезнет, т.е. падающий луч будет полностью отражаться границей раздела двух сред (рис.3).

Предельный угол (альфа нулевое)– это угол падения, которому соответствует угол преломления 90 градусов.

Проявления в природе:
- пузырьки воздуха на подводных растениях кажутся зеркальными
- капли росы вспыхивают разноцветными огнями
- «игра» бриллиантов в лучах света
- поверхность воды в стакане при рассматривании снизу через стенку стакана будет блестеть.

 

ДИСПЕРСИЯ

Луч белого света, проходя через трехгранную призму не только отклоняется, но и разлагается на составляющие цветные лучи.

Красный свет, который меньше преломляется, имеет наибольшую скорость, а фиолетовый - наименьшую, поэтому призма и разлагает свет.
Зависимость показателя преломления света от его цвета называется дисперсией.
Выводы:
- призма разлагает свет
- белый свет является сложным (составным)
- фиолетовые лучи преломляются сильнее красных.
Цвет луча света определяется его частотой колебаний.
При переходе из одной среды в другую изменяются скорость света и длина волны, а частота, определяющая цвет остается постоянной.
Границы диапазонов белого света и его составляющих принято характеризовать их длинами волн в вакууме.
Белый свет – это совокупность волн длинами от 380 до 760 нм.
Глаз воспринимает отраженные от предмета лучи определенной длины волны и таким образом воспринимает цвет предмета.

 

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

Интерференция волн – это явление наложения когерентных волн, свойственное волнам любой природы (механическим, электромагнитным и т.д.)

Когерентные волны - это волны, испускаемые источниками, имеющими одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

При наложении когерентных волн в какой-либо точке пространства амплитуда колебаний (смещения) этой точки будет зависеть от разности расстояний от источников до рассматриваемой точки. Эта разность расстояний называется разностью хода.

При наложении когерентных волн возможны два предельных случая:

Условие максимума: Разность хода волн равна целому числу длин волн (иначе четному числу длин полуволн).

где

В этом случае волны в рассматриваемой точке приходят с одинаковыми фазами и усиливают друг друга – амплитуда колебаний этой точки максимальна и равна удвоенной амплитуде.

 

Условие минимума: Разность хода волн равна нечетному числу длин полуволн.


где

Волны приходят в рассматриваемую точку в противофазе и гасят друг друга.
Амплитуда колебаний данной точки равна нулю.

В результате наложения когерентных волн (интерференции волн) образуется интерференционная картина.

Интерференция света
Опыт Томаса Юнга
От одного источника через щель формировались два пучка света, далее пучки света падали на экран. Так как волны от щелей и были когерентными, на экране можно было наблюдать интерференционную картину: чередование светлых и темных полос.
Светлые полосы – волны усиливали друг друга (соблюдалось условие максимума).
Темные полосы – волны складывались в противофазе и гасили друг друга (условие минимума).

Если в опыте Юнга использовался источник монохроматического света (одной длины волны, то на экране наблюдались только светлые и темные полосы данного цвета.
Если источник давал белый свет (т.е. сложный по своему составу), то на экране в области светлых полос наблюдались радужные полосы. Радужность объяснялась тем, что условия максимумов и минимумов зависят от длин волн.
Интерференция в тонких пленках
Явление интерференции можно наблюдать, например:
- радужные разводы на поверхности жидкости при разливе нефти, керосина, в мыльных пузырях;
При попадании монохроматического света (самый простой случай) на тонкую пленку часть света отражается от наружной поверхности пленки, другая часть света, пройдя через пленку, отражается от внутренней поверхности.

 

Применение интерференции:
- интерферометры – приборы для измерения длины световой волны
- просветление оптики (в оптических приборах при прохождении света через объектив потери света составляют до 50%) – все стеклянные детали покрывают тонкой пленкой с показателем преломления чуть меньше, чем у стекла; перераспределяются интерференционные максимумы и минимумы и потери света уменьшаются.

 

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА

Дифракция света– это отклонение световых лучей от прямолинейного распространения при прохождении сквозь узкие щели, малые отверстия или при огибании малых препятствий.
Явление дифракции света доказывает, что свет обладает волновыми свойствами.
Для наблюдения дифракции можно:
- пропустить свет от источника через очень малое отверстие или расположить экран на большом расстоянии от отверстия. Тогда на экране наблюдается сложная картина из светлых и темных концентрических колец.
- или направить свет на тонкую проволоку, тогда на экране будут наблюдаться светлые и темные полосы, а в случае белого света – радужная полоса.

- наблюдение дифракции света на малом отверстии.
Принцип Гюйгенса – Френеля
Все вторичные источники, расположенные на поверхности фронта волны, когерентны между собой.
Амплитуда и фаза волны в любой точке пространства – это результат интерференции волн, излучаемых вторичными источниками.
Принцип Гюйгенса-Френеля дает объяснение явлению дифракции:
1. вторичные волны, исходя из точек одного и того же волнового фронта (волновой фронт – это множество точек, до которых дошло колебание в данный момент времени), когерентны, т.к. все точки фронта колеблются с одной и той же частотой и в одной и той же фазе;
2. вторичные волны, являясь когерентными, интерферируют.
Дифракция накладывает предел на разрешающую способность оптических приборов:
- в микроскопе при наблюдении очень мелких предметов изображение получается размытым
- в телескопе при наблюдении звезд вместо изображения точки получаем систему светлых и темных полос.
Дифракционная решетка - это оптический прибор для измерения длины световой волны.
Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.
Если на решетку падает монохроматическая волна, то щели (вторичные источники) создают когерентные волны. За решеткой ставится собирающая линза, далее – экран. В результате интерференции света от различных щелей решетки на экране наблюдается система максимумов и минимумов.

Разность хода между волнами от краев соседних щелей равна длине отрезка АС. Если на этом отрезке укладыается целое число длин волн, то волны от всех щелей будут усиливать друг друга. При использовании белого света все максимумы (кроме центрального) имеют радужную окраску.

Итак, условие максимума:

где k – порядок (или номер) дифракционного спектра

Чем больше штрихов нанесено на решетке, тем дальше друг от друга находятся дифракционные спектры и тем меньше ширина каждой линии на экране, поэтому максимумы видны в виде раздельных линий, т.е. разрешающая сила решетки увеличивается.

 

Оптические приборы

Оптические приборы — это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется). Они могут увеличивать, уменьшать, улучшать (в редких случаях ухудшать) качество изображения, давать возможность увидеть искомый предмет косвенно.

Термин "Оптические приборы" является частным случаем более общего понятия оптических систем, которое также включает в себя биологические органы, способные преобразовывать световые волны.

Лупа - это двояковыпуклая линза, которая увеличивает угол зрения предметов. Увеличение лупы определяется по формуле K=D(начальное)/F.

Фотоаппарат - это прибор, который позволяет воспроизводить и хранить изображение на фотопленке, фотобумаге и фотопластинке. Фотоаппарат состоит из объектива и камеры. Линза воспроизводит на экране камеры обратное и уменьшенное изображение A'B' предмета АВ. При получении изображения расстояние между предметом и линзой больше двойного фокуса линзы.

Увеличение линзы фотоаппарата определяется по формуле K= f/d

Сохранение изображения в фотоаппарате имеет очень важное значение. Для этого на экране камеры располагают воспроизводящую и сохраняющую изображение фотопластинку или фотопленку, покрытую специальной фотоэмульсией.

Микроскоп – это оптический прибор, показывающий в увеличенном виде очень мелкие, не видимые глазу, близко расположенные объекты. Микроскоп используется для наблюдения за такими мельчайшими объектами, как бактерии и клетки.

Телескоп – это оптический прибор, увеличивающий видимые размеры удаленных предметов.

Бинокль – это оптический прибор (бинокулярный телескоп), представляющий собой компактный прибор для наблюдений обоими глазами одновременно; его увеличение, как правило, от 6 до 10 крат.

Дальномеры – это оптический прибор, с помощью которых измеряют расстояния до объектов.

Оптические дальномеры, бывают двух типов: монокулярные и стереоскопические.