Физика оптика Курс лекций

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

Дифракция волн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный) — явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами препятствий, но в современном, более широком толковании, с дифракцией связывают весьма широкий круг явлений, возникающих при распространении волн в неоднородных средах, а также при распространении ограниченных в пространстве волн

Естественный и поляризованный свет

Искусственная анизотропия. Все физические воздействия, способные ориентировать структурные элементы первоначально изотропного вещества, могут вызывать возникновение искусственной оптической анизотропии. Остановимся кратко на основных способах формирования искусственной оптической анизотропии.

Фотоядерные реакции

Законы теплового излучения Закон смещения Вина Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина

Фотоэффект Это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Элементарная теория атома водорода Основана на двух постулатах Бора: Атом может находиться только в особенных стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

Длина волны де Бройля. Для частиц не очень высокой энергии, движущихся со скоростью ~v\ll c(скорости света), импульс равен ~p=mv(где ~m— масса частицы), и ~\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}.

Излучение и поглощение электромагнитной волны. Электромагни́тное излуче́ние (электромагнитные волны) — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей).

Строение атомного ядра. Атомное ядро́ — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса, и структура которого определяет химический элемент, к которому относится атом. Размеры ядер различных атомов составляют от одного фемтометра, что в более чем в 100 тысяч раз меньше размеров самого атома. Масса ядер примерно в 4000 раз больше массы входящих в атом электронов и сильно зависит от количества входящих в него частиц и энергии их связи.

Элементарные частицы и античастицы. Элементарная частица — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые (согласно существующим представлениям) невозможно расщепить на составные части. Их строение и поведение изучается физикой элементарных частиц.

Пространственная и временная когерентность. Любой монохроматический свет можно представить в виде совокупности сменяющих друг друга независимых гармонических цугов.

Оптическая длина пути. Пусть разделение на две когерентные волны происходит в одной определенной точке О.

Дифракция Френеля от круглого отверстия и от диска.

Естественный и поляризованный свет. Поляризованным светом наз-ся свет, в котором направление колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом (световой вектор - Е = Acos((Ot - кг + а) , где к -волновое число, г - расстояние, отсчитываемое вдоль направления распространения световой волны

Вращение плоскости поляризации. Естественное вращение. Некоторые в-ва, называемые оптически активными, обладают способностью вызывать вращение пл-ти поляризации проходящего через них плоскополяризованного света.

Формула Релея-Джинса. Попытка теоретического вывода зависимости универсальной функции Кирхгофа.

В эффекте Комптона наиболее полно проявляются корпускулярные свойства света. Исследуя рассеяние монохроматического рентгеновского излучения в-вами с легкими атомами Комптон обнаружил, что в составе рассеянного излучения на ряду с излучением первоначальной длины волны наблюдается также излучение более длинных волн.

Опыт Франка Герца. Изучая методом задерживающего потенциала столкновения электронов с атомами газов, экспериментально было доказано, что значения энергии атомов дискретны.

Вынужденное излучение До сих пор мы рассматривали только два вида переходов атомов между энергетическими уровнями: спонтанные (самопроизвольные) переходы с более высоких на более низкие уровни и происходящие под действием излучения (вынужденные) переходы с более низких на более высокие уровни.

Закон радиоактивного распада Под радиоактивным распадом, или просто распадом, понимают естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно.

Дифракция Фраунгофера наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызывающего дифракцию. Параллельный пучок создают, помещая источник света в фокусе собирающей линзы. Дифракционную картину с помощью второй собирающей линзы, установленной за препятствием, фокусируют на экран.

Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дисперсия и разрешающая способность решетки. Критерий разрешения Рэлея.

Поляризация света. Закон Малюса. Естественная анизотропия. Поляризационные приборы. Призма Николя.

Волновые свойства частиц. Гипотеза де Бройля

Явление, при котором происходит пространственное пере-распределение энергии светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн, называется интерференцией.

Дифракцией называется совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями, например, в близи границ прозрачных или непрозрачных тел, сквозь малые отверстия. Дифракция, в частности, приводит к огибанию световыми волнами препятствий, и проникновению света в область геометрической тени. Между интерференцией и дифракцией нет существенных физических различий

Дифракция Френеля от диска и круглого отверстия. Зонная пластинка. Характерные области дифракции света.

Дифракционная решетка и дифракционные спектры. Дифракционной решеткой называется последовательность из большого числа N одинаковых параллельных щелей. Ширина каждой щели равна b, расстояние между соседними щелями, которое называется периодом решетки, равно d

Поляризация при отражении и преломлении на границе двух диэлектрических сред. Закон Брюстера. Степень поляризации.

 Поляризованным светом называется свет, в котором направление колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом

Существуют три типа поляризации света: линейная, циркулярная (круговая) и эллиптическая. Кроме того, свет может быть неполяризованным и частично поляризованным

Электромагнитная природа света. Сложение световых волн, понятие о когерентности. Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух источников.

Дифракция ренгеновских лучей на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брегга. Исследование структуры кристаллов.

Классическая механика