Електромагнитните вълни 1

1 електромагнитна вълна. Най-видимата част на спектъра на електромагнитните вълни. Интензитетът на светлината. Основи на фотометрия

1) електромагнитна вълна. Най-видимата част на спектъра на електромагнитните вълни. Интензитетът на светлината. Основи на фотометрия.

Оптика се нарича клон на физиката, които се занимават с изучаването на природата на светлината, законите на емисиите, разпространение и взаимодействие с материята.

Светлината е електромагнитно излъчване с дължина на вълната, която граничи от една страна с радиовълни, и от друга страна с рентгенови лъчи и гама-излъчване.

видима светлина 8 10-7 - 10-7 4 m;

Има три под-оптика - геометрични, вълна и квантовата оптика.

Геометрична оптика се нарича оптична част, което разглежда модели на разпространение на светлината преминаване през прозрачната тяло с различна оптична плътност, или когато светлината се отразява от повърхности с различна кривина. Геометричната оптика обмислят оптично явление, при което дължината на радиация вълна е значително по-малък от устройствата, в които се изучават тези явления.

Wave оптика обмислят оптичен феномен, който се проявява в вълна естеството на светлина, - смущения, дифракция, поляризация, дисперсия и др.

Квантовата оптика обмислят явления в която квантовите свойства се проявяват светлина - топлинно излъчване, фотоелектричния ефект, фотохимични процеси и други.

Нека времето дойде за определено количество светлинна енергия и е нормално инцидент на площ от сайта. стойност

Тя се нарича светлинен поток и има измерение на властта. Тъй като ние се измери силата на светене е фотометър телескоп.

Светлинният поток, преминаващ през зоната за единица се нарича осветеността и има измерение на енергия на квадратен сантиметър

Едноцветен светлина, т.е. Осветяването посочен набор тесен дължина на вълната,

2) Законите на геометричната оптика. Пълно вътрешно отражение. Условия за образна диагностика в сферична огледало и тънък обектив.

Четири основни закони на геометричната оптика:

право на праволинейни разпространение на светлината в оптично хомогенна среда;

Закон за независимостта на светлинните лъчи (наслагване);

Когато инцидент светлинния лъч на интерфейса между две среди е разделянето му на две греди - отразява и пречупена.

Законът на отражение - отразения лъч е в една равнина с лъч на инцидент и перпендикуляра насочено към интерфейса между две среди в точката на падане и ъгъл на отражение α 'равен на ъгъла на падане α.

рефракция право - падащата светлина, лъчът се пречупва и перпендикулярна провежда за интерфейса между две среди в точката на падане лежат в една равнина, а ъгълът на пречупване е в зависимост от ъгъла на падане в съответствие с връзката (пречупване на светлината)

където N21 - относителна рефракционния индекс на втория флуид спрямо първото.

относителна Индексът на пречупване е съотношението на абсолютните пречупване индексите на медиите от двете страни на интерфейса

Predomleniya абсолютен индикатор среда е стойност п е равно на съотношението на скоростта на електромагнитните вълни във вакуум до тяхната скорост V фаза в среда

Пълно вътрешно отражение се наблюдава само когато светлината пада от оптически по-плътна среда към оптично по-малко плътна среда.

Важно практическо приложение на законите на размисъл и пречупване на игра, когато светлината преминава през призма и леща.

Лещи се наричат прозрачни органи, ограничена от две повърхности, пречупващи светлинните лъчи способни да образуват оптично изображение на обекта.

А линията, минаваща през центровете на кривина на повърхностите, ограничаващи обектива се нарича главната оптична ос.

точка на обектива, чрез които светлинните лъчи преминават през без пречупване, наречен оптичен център на лещата.

Съотношението на радиуси на кривина на свързване повърхности ограничаващи лещата с разстоянието от обектива на обекта и неговото изображение, се нарича тънък формула леща.

Равнина, перпендикулярна на главната оптичната ос и минаваща през обектива на фокуса се нарича фокусно самолет.

Съотношението на линейните размери на линейно увеличение лещата на изображението и обект наречен.

Дружествата за колективно обектива формират реално и въображаемо изображение.

В реалния образ на обекта, образувана на екрана зад обектива в случаите, когато обект разстоянието от обектива вече фокусно разстояние

Виртуалният образ на обекта, се формира в предната част на обектива, когато обект разстоянието от обектива по-малко от фокусно разстояние

Спред лещи, които са на виртуалния образ при следните условия

3.Interferntsiya светлина. Последователност на светлина. дължина Квалификация и време съгласуваност на светлината вълна. дължина на оптичен път и оптичната разликата път между светлинните лъчи. Обратна връзка трептения с фаза разликата на оптичен разликата в пътя.

Интерференция на светлината, добавяне на светлинните вълни, които обикновено се наблюдават засилване или отслабване на светлинен интензитет (намеса модел) на под формата на редуващи се светли и тъмни ивици.

Последователност - последователен поток от вълна и колебателните процеси.

Kvazihromatichnost - светлина с малък диапазон от честоти.

съгласуваност ОБЛАСТ - в рамките на който колебанието фаза не се различава с повече от π.

къде - на вълната на съгласуваност.

Δλ - ширината на светлинния спектър

φ - Анг. размери на източника на светлина.

Колкото повече тази вълна по-близо до едноцветен, толкова по-малка от ширината на спектъра на неговата честота и по-голямата му времето и дължината на съгласуваност.

За вижда слънчева светлина

честотен спектър - 14-10 април 10 август 14 Hz;

Март 10 m.

дължината на оптичния път - разстоянието че светлина (оптични лъчения) да се разпространява във вакуум по време на преминаването си от А до В. Тъй като скоростта на светлината във всяка среда по-малко от скоростта му във вакуум, О. п г е винаги по-голямо от разстоянието действително изминато от светлината .. (или, в случай на ограничаване вакуум, равен на него). В оптична система, състояща се от редица други среди, О. г. Н. е

LK - разстоянието, изминато от светлината в к-ти околната среда, NK - коефициента на пречупване на средата.

оптичен път разлика.

Вместо това, разликата δ намесва вълни е удобно да се въведе пропорционална на количеството на нея Δ - оптичен път разликата в

фазовата разлика съответства на промяна в разликата дължина на пътя на.

оптичен път разлика вакуум, за разлика от фазовата разлика има ясна интерпретация. Ако двете интерфериращи вълни се излъчват от един-единствен източник на светлина, като разликата в пътя - геометрична дължина разлика начини, по които двете интерфериращи греди от една точка източник достигнали точка на екрана.

4.Interferntsiya светлина в експеримент Янг. Координатите на максимуми и минимуми на интензивност. Ширината на максимума на смущения.

Ширината на ръба на смущения е разстоянието между две съседни смущения максимуми (или минимуми).

където L - разстояние между източниците на последователни вълни; L - разстояние от източника на наблюдение равнина на модела на смущения.

Максималните и минимален интензитет

При прилагане на два монохромни вълни

в определени точки на пространство възниква Добавянето на трептения, при която амплитудата на трептенията резултат се определя с израза

В най-общия случай (ω1 ≠ ω2), фазовата разлика се променя непрекъснато и средното от време, но тъй като всички точки в пространството.

Ако има две сгъваеми вълни имат една и съща честота, след това. В този случай говорим за съгласуваност - последователен поток във времето и пространството на вълнови процеси.

Ако сгъваеми вълните са последователни, точките, където интензивността (максимален интензитет), и в точките, където интензивността (минимален интензитет). Това явление се нарича смущения на светлина.

Ако за кохерентни вълни при максималната ще бъде, но най-малко.

Δ = mλ - четен брой полувълни

Δ = (2М + 1) показния / 2 - нечетен брой половината

Xmax = mλl / г - максимално координира

Xmin = (2М + 1) λl / (2d) - минимум координира

ΔXmin = λl / г - разстоянието между минимуми

m = λ / Δλ - броят на максимуми.

5.Interferentsiya светлина в тънки слоеве. Лентите с еднаква дебелина и равен наклон. пръстени на Нютон.

Смущения на светлина се появява в тънък филм от отражение светлинния лъч от оптично плътна среда.

Когато инцидент в равнина, успоредна, прозрачен и изотропно плоча на монохроматична светлина се отразява падащата светлина (първична отражение в точка А) и пречупен лъч (в точка В), която е в точка С на изхода на филма се пречупва и допълнително се разпростира успоредно на основната отразени лъчи. В този случай, двете греди са съгласувани.

геометрична път разлика на отразената светлина и първичната лъч преминава през филма и отразява от повърхността на другата, е

Светлината усилване би бил случаят, ако разликата в пътя е цяло число, кратно на дължината на вълната.

оптичен разлика път, равна на разликата на оптичния път, всеки от които е равна на произведението на пътя на лъча на абсолютната рефрактивния индекс на средата

Когато филм равнина паралелна светлинния лъч попада под различни ъгли (Разширеното или схождащи светлина), наблюдавано смущения модел под формата на ленти с еднаква наклон.

Тъй като г и п са същите във всички точки на филма, на оптичния път разликата в намеса вълни промени само в резултат на промени uglaipadeniya лъчи.

От филма и да се определи равнина паралелна греди 1 'и 1 "са успоредни, един модел смущения във формата на ленти с еднаква наклон може да се наблюдава или по безкрайност (равни ивици локализирани в наклона на безкрайност) или в фокусната равнина на лещата на събиране.

Когато тънък прозрачен слой на неравно дебелина попада сноп успоредни лъчи на отражение на модел смущения във формата на ленти с еднаква дебелина.

Отразява от горните и долните повърхности на филма лъчи пресичат близо до повърхността на плочата (локализиран близо до повърхността на клина).

Всяка от лентите се случва при отражение от филма с еднакви места дебелина.

Специален случай на равни ресни дебелина са Нютон пръстени,

Радиусите на тъмни и светли пръстени се определят от формулите

- за тъмно пръстен;

- за светлина пръстен.

Осветителни оптика. Феноменът на смущения се използва за подобряване на качеството на оптично устройство и получаване на високо отражение покритието. Преминаването на светлина през всеки пречупващи повърхност на лещата се придружава от отражение 4% от потока на инцидент (за индекса на пречупване на стъкло 1,5). Тъй като съвременните лещи са съставени от голям брой обективи, броят на отражения в тях големи и защо голяма и светлинен поток загуба. За да се отговори на този и други недостатъци, проведени т.нар просвещение на оптика. За тази цел, свободната повърхност на лещата се нанася тънък филм с индекс на пречупване по-малка от тази на материала на лещата. Когато светлината се отразява от границите на въздух филм и филм-стъклото настъпва смущения на отразените лъчи. дебелина на филма г на филма и стъклото и индексите на пречупване п са избрани така, че отразените вълни неутрализират взаимно.
Е, как да се постигне едновременно потискане на всички дължини на вълните не е възможно (индекс на пречупване зависи от дължината на вълната), е за цвета (за да я окото е най-чувствителна). Ето защо, лещи с покритие оптика са синьо-червен оттенък.

Светлинният лъч от източник S е инцидент на плака, покрита с тънък слой сребро (като коефициент на отражение е близо до 0.5). В по-нататъшния ход на пречещите гредите става ясно от фигурата. На пътя на лъча 1 е поставен точно като, но не и посребрени плоча. Това изравнява пътя на лъчите 1 и 2 в стъклото. Моделът на интерференция се наблюдава с помощта на телескоп.

Моделът на смущения, съответстваща на намесата във въздушен слой, образуван от огледало и изображение огледало в имагинерна полупрозрачен плоча. Естеството на модела на смущения зависи от положението на огледалата и светлинен лъч отклонение инцидента на устройството. Ако лъч е успоредна и равнина и образуване на клин, наблюдаваните периферията на еднаква дебелина, разположени успоредно на ръба на въздушния клина. Когато различните светлинен сноп равнини и паралелно и равно наклона получени лента, имаща формата на концентрични пръстени.

7) дифракция на светлината. Принципът на Хюйгенс - Френел. Методът на Fresnel зони. Дифракция с кръгъл отвор и кръгъл непрозрачен екран (Поасон място).

Светлината дифракция се нарича отклонение от праволинейни размножаване на светлина в близост до препятствия, например, когато светлината преминава през отвора.

всеки повърхностен елемент от фронт на вълната може да се разглежда като източник на вторични вълни посадъчен във всички посоки.

принцип на Хюйгенс-Френел.

Всяка част от фронт на вълната може да бъде източник на вторични вълни.
Колебанията на светлината на вектора на точката за наблюдение е в резултат на наслагване на вълни, които пристигат в този момент от безбройните вторични източници.
Средно радиация мощност, равна на квадратния част на повърхностни вълни е същото
Средни източници излъчват светлина предимно в посока нормална