Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Топ:
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Дисциплины:
2019-09-04 | 251 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Дисперсией света называют зависимость показателя преломления n вещества от частоты ν света или зависимость фазовой скорости υ световых волн от частоты: n = f(ν), следствием дисперсии является разложение в спектр пучка белого света при прохождении его через призму (Ньютон 1672г.)
Электронная теория дисперсии.
Из теории Максвелла: n = , ε и μ – соответственно электрическая и магнитная проницаемости среды в оптической области спектра; часто (для немагнитных диэлектриков) n = . Наблюдается отступление (не соответствие с опытными данными) от теории Максвелла. Трудности объясняются электронной теорией Лоренца. Можно показать с учетом влияния внешних электронов в атомах диэлектрика:
Участок 0А и ВС – нормальная дисперсия – n возрастает с возрастанием ω.
Участок АВ – аномальная дисперсия. Пунктир – с учетом сил сопротивления.
Поглощение света (Абсорбция).
I = I0e-αx – закон Бугера (1698-1758) франц. ученый.
I0 и I - интенсивности плоской монохроматической волны на входе и выходе слоя поглощающего вещества толщиной х, α – коэффициент поглощения, зависящий от λ, природы и состояния вещества.
При х = 1/ α I/ I0 = е - т.е. уменьшается в е раз.
Газы – линейчатые спектры поглощения, линии соответствуют
собственным частотам колебаний электронов в атомах (положение
линий поглощения соответствует аномальной дисперсии).
Диэлектрики (жидк. и тв.) – сплошные спектры поглощения.
Металлы – α очень велик, поэтому они непрозрачны для света.
Зависимость коэффициента поглощения от длины волны объясняет окрашенность поглощающих тел (светофильтров). Поглощение света используется в спектральном анализе.
Лекция 3.
2.2 (1час) Отражение и преломление света на границе раздела диэлектриков. Формулы Френеля. Законы отражения и преломления. Угол Брюстера. Коэффициенты отражения и преломления света.
Отражение и преломление света на границе раздела диэлектриков. Формулы Френеля.
Механизм воздействия световой волны на электрические заряды атомов среды (электроны, ионы): электромагнитные волны возбуждают колебания зарядов, происходящие с частотой колебаний электрического вектора; вследствие этих колебаний атомы среды излучают вторичные электромагнитные волны, интерференция всех вторичных волн с волной, падающей на среду, приводит к возникновению отраженной и преломленной волн.
Закон прямолинейного распространения света: свет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно.
Закон независимости световых пучков: действия различных световых пучков независимы.
n2 1 – относительный показатель преломления ( второй среды относительно первой):
n2 1 = n2 / n 1 ; sin i1 / sin i2 = n2 / n 1 ;
n2 = с/υ2 ; n1 = с/υ - абсолютные показатели преломления.
Полное внутреннее отражение ( n2 > n 1).
Полное внутреннее отражение используется в оптических приборах: призматических биноклях, в световодах. Развивается волоконная оптика, волоконно-оптические линии связи. Закон преломления и отражения – в разнообразных оптич. приборах.
Поляризация света при отражении и преломлении.
Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор (поляроид, непр. турмалин), убеждаемся в том, что отраженный и преломленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усиливается или ослабевает. Исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения (на рисунке
Шотландский физик Д. Брюстер установил закон, согласно которому при угле падения iв (угол Брюстера), определяемого соотношением
tg iв = n2 1
отраженный луч является плоско-поляризованным (содержит только колебания перпендикулярно плоскости падения).Преломленный луч при iв
поляризуется в плоскости падения максимально, но не полностью. При i = iв отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны (см. рис.). (Здесь tg iв = sin iв/cos iв; n2 1 = sin iв/ sin i2; откуда cos iв = sin i2, т.е. iв+ i2 = π/2). Т.е. iв' + iв = π/2.
Степень поляризации отраженного и преломленного лучей можно рассчитать, если учесть граничные условия для электромагнитных световых волн(так называемые формулы Френеля)
r|| = E r || / E i || = – tg (i – i2) / tg (i + i2);
t|| = E d || / E i || =2sin i2 · cos i1/sin(i + i2 )· cos (i – i2);
это амплитудные коэффициенты отражения и (преломления) пропускания волны, линейно-поляризованной в плоскости падения.
r┴ = E r ┴ / E i ┴ = – sin (i – i2) / sin (i + i2);
t ┴ = E d ┴ / E i ┴ = 2sin i2 · cos i / sin (i + i2 );
это амплитудные коэффициенты отражения и пропускания r┴, t ┴ для электрической напряженности волны, линейно-поляризованной в направлении, перпендикулярной плоскости падения.
Связь между амплитудами колебаний вектора Е в падающей (Ао), отраженной (Аотр) и преломленной (Апр) волнах в случае Р- и S- волн выражается формулами Френеля:
Р – поляризация Е в плоскости падения,
S – в перпендикулярном направлении.
Аротр = –А ро tg (i – i2) tg (i + i2);Арпр = А ро 2cos i1· sin i2)/sin (i + i2)cos (i –i2);
А sотр = А sо · sin (i – i2)/sin (i + i2); А sпр = А sо ·2cos i1 · sin i2)/sin (i + i2).
Коэффициенты отражения для Р- и S- волн равны:
R = Iотр / Iо R = (Аотр/ Ао)2; R р = tg2 (i – i2) / tg2 (i + i2);
R s = sin2(i – i2) / sin2(i + i2);
Коэффициенты пропускания для Р- и S- волн равны
Т= Iпр / Iо = n2 1(Апр/ Ао)2, где
Iпр – интенсивность преломленной волны,
Iо – интенсивность падающей волны.
Тр = 4cos2 i · sin i1 ·sin i2 / sin2 (i + i2)cos2 (i – i2);
Тs = 4cos2 i · sin i1 ·sin i2 / sin2 (i + i2).
2.3 (0,5 час.) Оптические явления в атмосфере. Земная рефракция. Радуга. Миражи. (Л.В. Тарасов, А.Н. Тарасов «Беседы о преломлении света» М.: «Наука», 1982г)
Мерцание звезд - немного меняется угол рефракции.
Мираж. В оптически неоднородной среде световой луч изгибается так, что его выпуклость всегда обращена в сторону уменьшения (n) показателя преломления
Миражи описаны во многих научных и художественных книгах: «Летучий голландец» (призрачный корабль, являющийся обреченным на гибель морякам во время шторма), «Призрачные дворцы». Бронентские призраки,- возникающие на небосводе огромные фигуры людей и животных.
Радуга. Радуга возникает только в стороне, противоположной солнцу в каплях воды. Чередование цветов - как в спектре призмы. Наружная сторона окрашена в красный цвет, а внутренняя в фиолетовый. Нередко возникает вторичная радуга – более широкая и размытая, расположенная за первой.Цвета чередуются в обратном порядке. Чем ниже солнце, тем больше высота радуги. Для основной радуги угол наблюдения желтой полосы составляет γ = 42°, для вторичной - γ = 52°.
Лекция 4.
Интерференция света.
3.1 (2часа) Интерференция монохроматических волн. Двулучевая интерференция. Суперпозиция плоских волн. Разность хода. Условия
интерференционных максимумом и минимумов. Стоячие волны.
Интерференция монохроматических волн.
Источники называются когерентными, если разность фаз их колебаний остается постоянной во времени. Очевидно, что когерентными могут быть лишь волны, имеющие одинаковую частоту. При наложении в пространстве двух (или нескольких) когерентных волн в разных его точках получается усиление или ослабление результирующей волны в зависимости от соотношения между фазами этих волн. Итак: интерференция – это явление наложения волн от двух и более когерентных источников с образованием устойчивого во времени распределения амплитуд колебаний в пространстве.
Наложение двух когерентных сферических волн (механических или электромагнитных), возбуждаемых точечными источниками S1 и S2 (вид на плоскости):
А2 = А02 { 1 / r12 + 1 / r22 +(2 / r1 r2)cos[k (r1 – r2) – (φ1– φ2)]};
Δ = (r1 – r2) – разность хода волн.
Для некогерентных волн результирующая амплитуда в точке меняется во времени и интерференция не происходит, т.е. устойчивая картина не наблюдается.
Поле сложения уравнений получим: ε = ε1 + ε2 = 2А · сos k х · сos ωt = Аcos 2πx/λ · cos ωt.
В точках среды, где 2πx/λ = ± mπ (m = 0, 1, 2, ….) амплитуда колебаний достигает максимального значения равного 2А.
В точках 2πx/λ = ± (m + ½) π (m = 0, 1, 2 …) амплитуда обращается в 0.
Пучности: хп = ± m λ/2; узлы: хузл = ± (m + ½) λ/2.
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!