Дифракция волн Естественный и поляризованный свет Строение атомного ядра Закон радиоактивного распада Дифракционная решетка Электромагнитная природа света

Физика Курс лекций и примеры решения задач

Электромагнитная природа света

Под светом в настоящее время понимают электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом.

Длина волн воспринимаемого электромагнитного излучения лежит в интервале от 0,38 до 0,76 мкм.

Электромагнитные волны поперечны.

На основании своих теоретических исследований Максвелл сделал вывод: свет имеет электромагнитную природу.

Электромагнитная природа света была подтверждена в опытах Герца, показавшего, что электромагнитные волны, подобно свету на границе раздела двух сред, испытывают отражение и преломление.

Когерентность

Когерентность волны означает, что в различных точках волны осцилляции происходят синхронно, то есть разность фаз между двумя точками не зависит от времени. Отсутствие когерентности, следовательно — ситуация, когда разность фаз между двумя точками не постоянна, а меняется со временем. Такая ситуация может иметь место, если волна была сгенерирована не единым излучателем, а совокупностью одинаковых, но независимых (то есть нескоррелированных) излучателей.

Временная когерентность - согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается неизменной с течением времени для любой точки пространства.

Пространственная когерентность - согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается постоянной в разных точках волновой поверхности.

Интерференция волн

Интерференция волн — взаимное усиление или ослабление амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве.[1] Сопровождается чередованием максимумов и минимумов интенсивности в пространстве. Результат интерференции (интерференционная картина) зависит от разности фаз накладывающихся волн.

Оптическая длина пути

Оптической длиной пути между точками А и В прозрачной среды; расстояние, на которое свет (Оптическое излучение) распространился бы в вакууме за время его прохождения от А до В. Оптической длиной пути в однородной среде называется произведение расстояния, пройденного светом в среде с показателем преломления n, на показатель преломления:

l = nS

Для неоднородной среды необходимо разбить геометрическую длину на столь малые промежутки, что можно было бы считать на этом промежутке показатель преломления постоянным:

dl = nds


Интерференция в тонких плёнках

При освещении тонкой плёнки можно наблюдать интерференцию световых волн, отражённых от верхней и нижней поверхности плёнок (рис. 4.16). Для белого света, представляющего собой смешение электромагнитных волн из всего оптического спектра интерференционные полосы приобретают окраску. Это явление получило название цветов тонких плёнок. Цвета тонких плёнок наблюдаются на стенках мыльных пузырьков, на плёнках масла, нефти, на поверхности металлов при их закалке (цвета побежалости).

Полосы равного наклона

система чередующихся светлых и тёмных полос, наблюдаемая на экране при освещении прозрачного слоя п о с т о я н н о й т о л щ и н ы (плоскопараллельной пластинки) непараллельным пучком монохроматич. излучения. Каждая полоса создаётся лучами света S и S1 (рис.), падающими на поверхность слоя под одним и тем же углом (р. Появление П. р. н. обусловлено интерференцией света, отражённого «т передней и задней границы пластинки. П. р. н. локализованы в бесконечности и для их наблюдения интерферирующие лучи собирают с помощью линзы L на экран Э или фотопластинку.

Полосы равной ширины

один из эффектов оптики тонких слоев; в отличие от полос равного наклона наблюдаются непосредственно на п о в е р х н о с т и прозрачного слоя п е р е м е н н о й т о л щ и н ы. П. р. т. обусловлены интерференцией света, отражённого от передней и задней границы слоя. При этом максимумы и минимумы освещённости полос совпадают с линиями на поверхности слоя, по к-рым разность хода интерферирующих лучей одинакова и равна целому числу l/2. П. р. т. обусловливают радужную окраску тонких плёнок (мыльных пузырей, масляных и бензиновых пятен); их используют для определения микрорельефа тонких пластинок и плёнок

Кольца Ньютона

интерференционные полосы равной толщины в форме колец, расположенных концентрически вокруг точки касания двух сферич. поверхностей либо плоскости и сферы. Впервые описаны в 1675 И. Ньютоном. Интерференция света происходит в тонком зазоре (обычно воздушном), разделяющем соприкасающиеся поверхности; этот зазор играет роль тонкой плёнки

Многолучевая интерференция

Интерференция, возникающая вследствие множественных отражений светового пучка при его распространении вдоль оптического пути системы. Приводит к размыванию оптического импульса и снижению характеристик системы.

Использование интерференции

Интерференционная спектроскопия

Выявление и измерение неоднородности сред

Голография

Создание сложных систем излучения

Просветление оптики и получение высокопрозрачных покрытий и селективных оптических фильтров.

Интерферометр

Интерферометр — измерительный прибор, принцип действия которого основан на явлении интерференции. Принцип действия интерферометра заключается в следующем: пучок электромагнитного излучения (света, радиоволн и т. п.) с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее количество когерентных пучков. Каждый из пучков проходит различные оптические пути и возвращается на экран, создавая интерференционную картину, по которой можно установить смещение фаз пучков

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Определить величину максимального вращающего момента, действующего на рамку с током, используемую для калибровки установки по магнитотерапии, принимая, что площадь рамки S = 10 см2, сила тока в ней I = 0,4 А, индукция магнитного поля между излучателями В = 5∙10-5 Тл.

2. При проведении сеанса магнитотерапии величина магнитного потока, пронизывающего тело пациента, равна Φ = 0,01 Вб. Определить величину индукции магнитного поля, создающего этот поток, если площадь поверхности тела, входящей в зону действия излучателей, равна S = 0,1 м2. Считать, что облучаемая поверхность расположена перпендикулярно вектору индукции поля.

3. Какая сила действует на прямой проводник с током, помещенный в пространство между излучателями установки по магнитотерапии, создающей магнитное поле индукцией B = 2∙10-3 Тл? Длина активной части проводника L = 15 см, сила тока в проводнике I = 2 А. Считать, что проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

4. В пространство между излучателями установки по магнитотерапии влетает альфа-частица перпендикулярно линиям индукции со скоростью u = 2∙103 км/с. Каков радиус окружности, описываемой частицей в магнитном поле, если индукция магнитного поля равна B = 10-3 Тл?

5. Электрон, ускоренный электрическим полем, попадая в магнитное поле фармакологического масс-спектрографа, движется по круговой траектории с периодом обращения T = 2 нс. Определить индукцию магнитного поля, создаваемого масс-спектрографом.


Дифракция ренгеновских лучей на пространственной решетке