Свет – электромагнитные волны, длина волны которых находятся в диапазоне

ВВЕДЕНИЕ. Световая волна

l = (0,4 - 0,76) мкм

Частоты световых волн:

n = (0,39 - 0,75) ^. 10¹⁵ Гц

Физиологические, фотохимические, фотоэлектрические и другие действия света вызываются колебаниями электрического вектора (Е). Его называют световым вектором. Обозначим

E_m = A

k – волновое число,

Скорость распространения электромагнитной волны в среде

;

;

n – абсолютный показатель преломления

Длина волны

Объемная плотность энергии

Интенсивность - это модуль среднего по времени плотности потока энергии

I = |<П>| ;

I = <wc> в вакууме;

I = <wv> в среде

I = ~ A² в вакууме;

I =~ nA² в среде

Электромагнитная волна производит давление

P = (1+r) w ,

здесь r - коэффициент отражения

Когерентные Волны. Интерференция свЕтовых волн.

Наложение волн, при котором происходит устойчивое во времени их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление в других в зависимости от соотношения между фазами этих волн, называется интерференцией волн.

Необходимое условие интерференции волн – когерентность.

Волны когерентны, если они

· имеют одинаковые частоты,

· распространяются вдоль одного или близких направлений,

· разность фаз колебаний не меняется с течением времени.

;

;

При наложении когерентных волн – устойчивая интерференционная картина, причем амплитуда

| A₁ – A₂ | £ A £ | A₁ + A₂ |

Пусть A₁ = A_2.

При разности фаз

Dj= k(r₂ – r₁) = 0, 2p, 4p

А = 2A₁ I = 4I₁ - max

При разности фаз

Dj= k(r₂ – r₁) = p, 3p, 5p

А = 0, I = 0 - min

Естественные источники излучают поток некогерентных волн

(каждый атом излучает независимо от других втечение t » 10^-8 с ).

Когерентные световые волны можно получить, разделив волну, излучаемую одним источником.

Dj= k(l₂ – l₁)

(l₂n₂ – l₁n₁)= d - оптическая разность хода

d = (l₂n₂ – l₁n₁) = kl₀ - условие интерференционных максимумов,

d = (l₂n₂ – l₁n₁) = (2k + 1) l₀ /2 - условие интерференционных минимумов.

Кольца Ньютона

Геометрическая разность хода равна 2h.

Оптическая разность хода равна

Радиусы темных колец (интерференционные минимумы):

Радиусы светлых колец (интерференционные максимумы):

Кольца Ньютона в зеленом и красном свете

Дифракция волн.

Принцип Гюйгенса - Френеля. Метод зон Френеля.

Дифракция Фраунгофера на щели

Дифракция – совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при распространении света в среде с резко выраженной оптической неоднородностью.

В более узком смысле под дифракцией понимают огибание светом встречных препятствий, т.е. отклонение от законов геометрической оптики.

Принцип Гюйгенса:

каждая точка фронта волны является источником вторичных волн.

Френель дополнил принцип Гюйгенса представлением об интерференции вторичных волн.

Метод зон Френеля.

Для расчета дифракционной картины Френель предложил разбивать волновой фронт в месте падения на преграду на зоны так, чтобы разность хода от соседних зон была равна l/2.

Тогда колебания от соседних зон гасят друг друга.

Если число зон ( m) Френеля – четное ,это соответствует дифракционному минимуму, а если нечетное, то максимуму.

Различают дифракцию Френеля и дифракцию Фраунгофера:

дифракция Френеля – дифракция в сходящихся лучах,

дифракция Фраунгофера – дифракция в параллельных лучах.

Рассмотрим дифракцию Фраунгофера на узкой щели.

Дифракционная решетка

Разложение белого света в спектр с помощью дифракционной решетки