Что представляет собой свет? Какие его основные свойства?

В чём сущность явления интерференции света?

Чем поляризованный свет отличается от неполяризованного?

Как на практике применяется явление поляризации света?

В чём сущность явления дифракции света?

Почему компакт-диски имеют радужный отлив?

ЛЕКЦИЯ 12.

Физическая оптика

План лекции:

Дисперсия света. Спектры. Спектральный анализ.

Световые кванты. Гипотеза Планка. Фотоэффект.

Люминесценция. Лазеры.

Тепловое (инфракрасное) излучение.

Ультрафиолетовое излучение

Дисперсия света. Спектры. Спектральный анализ.

Великий английский учёный Исаак Ньютон заметил, что луч белого солнечного света, проникший в тёмную комнату через щель в ставнях и прошедший через трёхгранную стеклянную призму разложился в радужную полоску. При этом цвета в этой полоске чередовались именно в том порядке, в каком они чередовались в радуге. Рассмотрим прохождение белого света через трёхгранную призму:

На наименьший угол отклоняется красный луч, на наибольший угол – фиолетовый. Все остальные цвета располагаются между ними. Этот порядок расположения цветов называется спектром. В спектре цвета располагаются в таком порядке:

Красный

Оранжевый

Жёлтый

Зелёный

Голубой

Синий

Фиолетовый.

Для того, чтобы лучше запомнить порядок расположения цветов в спектре, нужно из первых букв названий цветов составить такую фразу: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан».

Дальнейшие исследования показали, что спектры бывают разные: сплошные, линейчатые и полосатые. Но во всех спектрах строго соблюдается порядок чередования цветов.

Сплошной спектр представляет радужную полоску, в которой один цвет плавно переходит в другой, нет никаких разрывов, нет и ярких эмиссионных линий. Сплошной спектр дают нагретые до достаточно высокой температуры твердые и жидкие тела (расплавленные металлы). При этом, все сплошные спектры – одинаковые и по спектру невозможно определить, какое именно вещество излучает.

Газы, возбуждённые электрическим разрядом, излучают линейчатый спектр. Он представляет собой яркие эмиссионные линии на тёмном фоне. Цвет линий в точности соответствует цвету того же самого участка сплошного спектра. Интересно отметить, что каждый химический элемент, находящийся в газообразном состоянии, даёт свой собственный, характерный только для него, набор спектральных линий. Таким образом, по типу линейчатого спектра можно определить, какое именно вещество излучает. Такой метод исследования называется спектральным анализом. С помощью этого метода можно определить не только то, какое именно вещество излучает, но и определить, в какой именно пропорции вещества находятся вещества в их смеси. Спектральный анализ используется в различных областях науки и техники.

Световые кванты. Гипотеза Планка. Фотоэффект.

Исследования, проведённые на рубеже 19 и 20 веков, показали, что с изменением длины световой волны возникают и качественные различия в свойствах света. Основной вклад в исследование внесли учёные Макс Планк, Александр Столетов, Альберт Эйнштейн. Исследования показали, что свет испускается и поглощается отдельными порциями, величина которых зависит от частоты. Иными словами, энергия света носит дискретный характер. То есть, существует наименьшая порция световой энергии, меньше которой не существует. Эта наименьшая энергия называется световым квантом.

Энергия кванта зависит от частоты: E = hn

где h – постоянная Планка = 6,62*10^-34 Дж с ; n- частота света в Гц.

Впервые такую гипотезу высказал М.Планк. Дальнейшие исследования эту гипотезу блестяще подтвердили. Чем выше частота светового излучения, тем выше энергия кванта. Самым наглядным доказательством гипотезы Планка является явление фотоэффекта.