Undele electromagnetice 1
1 undă electromagnetică. Gama vizibil a undelor electromagnetice. Intensitatea luminii. Bazele fotometric
1) unde electromagnetice. Gama vizibil a undelor electromagnetice. Intensitatea luminii. Bazele fotometrie.
Optica este numită o ramură a fizicii care se ocupă cu studiul naturii luminii, legile emisiei sale, propagarea și interacțiunea cu materia.
Lumina este radiația electromagnetică în intervalul de lungimi de undă care se învecinează pe de o parte, cu unde radio, iar pe de altă parte cu raze X și radiații gamma.
lumină vizibilă 10-07 august - 10-7 4 m;
Există trei sub-optica - geometrică, val si cuantice optica.
optică geometrică este numită secțiune optică, care examinează modele de propagare a luminii care trece prin corpul transparent, cu densitate variabilă optic, sau atunci când lumina este reflectată de suprafețele de curburi diferite. optică geometrici considerând fenomen optic în care lungimea de undă de radiație este considerabil mai mică decât dispozitivele în care sunt studiate aceste fenomene.
Wave Optica considerând fenomen optic care se manifestă în natura val de lumină, - interferență, difracția, polarizarea, dispersia și altele.
optica cuantică considerând fenomenele în care proprietățile cuantice se manifestă lumina - radiație de căldură, efectul fotoelectric, procese fotochimice și altele.
Să vină timpul pentru o anumită cantitate de energie luminoasă și este în mod normal, incidente pe o suprafață a site-ului. valoare
Se numește flux luminos și are dimensiunea de putere. Din moment ce măsura de ieșire de lumină este un telescop fotometru.
Fluxul de lumină care trece prin unitatea de suprafață se numește și are iluminarea dimensiunea puterii pe cm
lumină monocromatică, adică, Iluminarea se face referire la o gamă de lungimi de undă îngustă,
2) Legile opticii geometrice. reflecție internă totală. Condiții de formare a imaginii într-o oglindă sferică și o lentilă subțire.
Patru legi de bază ale opticii geometrice:
legea de propagare rectilinie a luminii într-un mediu optic omogen;
Actul de independență a fasciculelor de lumină (superpoziție);
În cazul în care fasciculul de lumină incident pe interfața dintre două medii este separarea sa în două grinzi - reflectate și refractate.
Legea de reflecție - fasciculul reflectat este coplanară cu raze incidente și perpendiculara trase la interfața dintre două medii de la punctul de incidență și unghiul de reflexie α „egal cu unghiul de incidență α.
legea refractie - fasciculul incident, fasciculul este refractată și perpendicular efectuate la interfața dintre două medii de la punctul de minciună incidență într-un singur plan, și unghiul de refracție depinde de unghiul de incidență, în conformitate cu relația (legea lui Snell)
în care n21 - indice de refracție relativ al doilea relativ fluid la prima.
Indicele de refracție relativă este raportul dintre indicii de refracție absolute ale mass-media de pe ambele părți ale interfeței
Predomleniya medie indicator absolut este valoarea n, este egal cu raportul dintre viteza undelor electromagnetice în vid, la faza lor viteza v într-un mediu
reflecție internă totală are loc numai atunci când lumina este incidență dintr-un mediu optic mai dens la un mediu optic mai puțin dens.
O importantă aplicare practică a legilor de reflexie și refracție de joc atunci când lumina trece printr-o prismă și o lentilă.
Lentile sunt numite corpuri transparente, delimitată de două suprafețe, refracta razele de lumină capabile să formeze o imagine optică a obiectului.
O linie care trece prin centrele de curbură a suprafețelor care delimitează obiectivul se numește axa optică principală.
punctul a cristalinului prin care razele de lumină trec prin fără să refractie, numit centrul optic al lentilei.
Raportul dintre razele de curbură ale suprafețelor de legătură delimitand obiectivul cu distanțele de lentile pentru obiectul și imaginea sa, se numește o formulă lentilă subțire.
Plan perpendicular pe axa optică principală și care trece prin lentila de focalizare este numit un plan focal.
Raportul dintre dimensiunile liniare ale imaginii și obiect numit lentila de mărire liniară.
Lentila de colectare formează o adevărată și o imagine imaginar.
Adevărata imagine a obiectului format pe ecranul din spatele lentilei, în cazul în care distanța de la obiect lentila de lungime focala mai mare
Imaginea virtuala a obiectului este format în fața obiectivului atunci când distanța obiect de lentile mai mică decât distanța focală
lentile Spread care formează imaginea virtuală în următoarele condiții
3.Interferntsiya lumina. lumina coerenta. Durata de timp de calificare și coerență a undei de lumină. Lungimea drumului optic și diferența de cale optică între razele de lumină. oscilații de feedback cu diferența de fază a diferenței cale optică.
Interferența luminii, adăugarea undelor de lumină, care în mod obișnuit observate întărire sau slăbire a intensității luminii (modelul de interferență) sub forma unor benzi de lumină și întuneric alternativ.
Coerența - un flux constant al proceselor val și oscilatorii.
Kvazihromatichnost - lumina cu o gamă mică de frecvențe.
DOMENIUL coerențe - în cadrul căreia fluctuația fază nu variază cu mai mult de π.
în cazul în care - valul de coerență.
Δλ - lățimea spectrului luminos
φ - ang. dimensiuni ale sursei de lumină.
Cu cât sunt mai aproape de acest val o monocromatic, cea mai mică lățimea spectrului de frecvență și mai mare timpul și lungimea de coerență.
Pentru lumina soarelui vizibile
spectru de frecvență - 14 - 10 10 aprilie luna august 14 Hz;
10 martie m.
Lungimea drumului optic - distanța pe care lumina (radiații optice) să se răspândească în vid, în timpul trecerii sale de la A la B. Deoarece viteza luminii în orice mediu mai mic decât viteza sa în vid, O. n d este întotdeauna mai mare decât distanța parcursă efectiv de lumină .. (sau, în cazul limită de vid, egal cu acesta). Într-un sistem optic format dintr-un număr de medii similare, O. d. N. Este
lk - distanța parcursă de lumină în mediul k, nk - indicele de refracție al mediului.
Diferența cale optică.
În schimb, diferența δ undele de interferență este convenabil să se introducă proporțională cu cantitatea de Δ ei - diferența de cale optică
diferența de fază corespunde unei schimbări în diferența de lungime a traiectoriei pe.
Optic vid cale diferență, spre deosebire de diferența de fază are o interpretare clară. Dacă cele două valuri de interferență sunt emise de către o singură sursă de lumină, diferența cale - geometrică moduri diferența de lungime, în care cele două fascicule de interferență dintr-un singur punct sursa respectivă a atins un punct de pe ecran.
4.Interferntsiya lumină în experimentul lui Young. Coordonatele maxime și minime de intensitate. Lățimea maximă interferență.
Lățimea franjuri interferență este distanța dintre două maxime interferență vecine (sau minima).
unde l - distanța dintre sursele de valuri coerente; L - distanța de la sursa la planul de observare a tipului de interferență.
Maxime și intensitatea minimă
La aplicarea a două valuri monocromatice
în anumite puncte ale spațiului are loc Adăugarea oscilațiilor la care amplitudinea oscilației rezultat este determinat de expresia
În cazul general (ω1 ≠ ω2), diferența de fază este în continuă schimbare, iar media de timp, ci pentru că toate punctele din spațiu.
În cazul în care există două valuri pliabile au aceeași frecvență, atunci. În acest caz vorbim de coerență - un flux constant în timp și spațiu a proceselor val.
În cazul în care undele de pliere sunt coerente, punctele în care intensitatea (intensitate maximă), iar în punctele în care intensitatea (intensitate minimă). Acest fenomen se numește interferență a luminii.
În cazul în care, pentru undele coerente la nivelul maxim va fi, dar la un nivel minim.
Δ = mλ - un număr par de jumătăți de valuri
Δ = (2m + 1) valoarea: / 2 - un număr impar de jumătate
Xmax = mλl / d - maximum de coordonate
Xmin = (2m + 1) λl / (2d) - minim de coordonate
ΔXmin = λl / d - distanța dintre minimele
m = λ / Δλ - numărul de maxime.
5.Interferentsiya lumină în filme subțiri. Benzile de grosime egală și înclinare egală. Inele lui Newton.
Interferența luminii apare în film subțire de fasciculul de lumină reflexie din mediu optic mai dens.
fascicul Când incidente pe o paralelă plan, placă transparentă și izotrop de lumină monocromatică este reflectat de incident (reflecție primară la punctul A) și raza refractată (la punctul B), care se află la punctul C la ieșirea filmului este refractată și în continuare se extinde paralel cu primar reflectată ray. În acest caz, cele două grinzi sunt coerente.
Diferența cale geometrică a fasciculului reflectat și fasciculul primar care trece prin film și reflectată de cealaltă suprafață, este
amplificarea luminii ar fi cazul dacă diferența de cale este un multiplu întreg al lungimii de undă.
Diferența cale optică egală cu diferența de căi optice, fiecare dintre care este egală cu produsul dintre calea fasciculului la indicele de refracție absolut al mediului
Când filmul fasciculul de lumină plan paralel este incident la unghiuri diferite (un fascicul divergent sau convergent), model de interferență observate sub forma unor benzi de înclinare egale.
Deoarece d și n sunt aceleași la toate punctele de film, diferența cale optică de interferență schimbări valuri numai datorită modificărilor uglaipadeniya raze.
Deoarece filmul și pentru a determina grinzi plane paralele 1 „și 1„sunt paralele, un model de interferență sub forma unor benzi de pantă egală pot fi observate fie la infinit (dungi egale localizate în inclinarea infinit) sau în planul focal al obiectivului de colectare.
Atunci când o peliculă subțire transparentă de grosime inegală cade fascicul de raze paralele asupra reflecției un model de interferență sub forma unor benzi de grosime egală.
Reflectata de fețele superioare și inferioare ale filmului raze intersectează lângă suprafața plăcii (localizată în apropierea suprafeței penei).
Fiecare dintre benzile apare la reflecție din film cu o grosime uniformă de locuri.
Un caz special de franjurilor egale grosime sunt inele Newton,
Razele de inele întunecate și luminoase sunt determinate prin formulele
- pentru un inel de culoare închisă;
- pentru inelul de lumină.
optica de iluminare. Fenomenul de interferență este utilizat pentru a îmbunătăți calitatea dispozitivului optic și primirea acoperirii de mare reflexie. Trecerea luminii prin fiecare suprafață de refractie a cristalinului este însoțită de reflecție 4% din fluxul incident (pentru indicele de refracție al sticlei 1,5). Deoarece lentilele moderne sunt compuse dintr-un număr mare de lentile, numărul de reflecții în ele mari, și de ce pierdere mare și flux luminos. Pentru a rezolva acest lucru și alte neajunsuri realizate așa-numita luminarea optica. În acest scop, suprafața liberă a cristalinului este aplicat filmul subțire, cu un indice de refracție mai mic decât cel al materialului lentilei. Atunci când lumina este reflectată de limitele de aer de film și de sticlă se produce interferența razelor reflectate. Grosimea filmului d a filmului și sticlă și indicii de refracție n sunt alese astfel încât undele reflectate se anulează reciproc.
Deci, cum de a realiza suprimarea simultană a tuturor lungimi de undă nu este posibilă (indicele de refracție depinde de lungimea de undă), este de culoare (pentru ochi este cel mai sensibil). Prin urmare, lentile optice acoperite sunt nuanță albastru-roșu.
Fasciculul de lumină de la o sursă S este incidență pe o placă acoperită cu un strat subțire de argint (în care coeficientul de reflexie este aproape de 0,5). Continuarea cursul fasciculelor de interferență este clar din figură. Pe calea razei 1 este plasat exact ca, dar nu și placa de argint. Egalizeaza calea razelor 1 și 2 din sticlă. Modelul interferență se observă cu ajutorul unui telescop.
Modelul interferență corespunde interferenței într-un strat de aer format dintr-o oglindă și o imagine în oglindă în farfurie translucid imaginar. Natura modelului de interferență depinde de poziția oglinzilor, iar incidentul de divergență a fasciculului de lumină pe dispozitiv. Dacă fasciculul este paralelă și planul și formează o pană, marginile observate grosimi egale, dispuse paralel cu marginea penei de aer. Cand divergente avioanele fasciculului de lumină și dispunerea paralelă și înclinația egală obținută benzi având forma de inele concentrice.
7) difracția luminii. Principiul Huygens - Fresnel. Metoda zonelor Fresnel. Difracția cu o deschidere circulară și ecran opac circular (Poisson spot).
Lumina de difracție este numit abaterea de la rectiliniu lumina de propagare in apropiere de obstacole, de exemplu, atunci când lumina trece prin deschidere.
fiecare element de suprafață al Wavefront poate fi considerată ca o sursă de unde secundare se propagă în toate direcțiile.
Principiul Huygens-Fresnel.
Orice parte din frontul de undă poate fi o sursă de valuri secundare.
Fluctuațiile de lumina de la vectorul punctul de observație este rezultatul suprapunerii undelor care ajung la acel punct din sursele secundare nenumărate.
putere de radiație secundară egală cu porțiunea pătrată a undelor de suprafață este același
Sursele secundare emit lumină în principal, într-o direcție normală