Az elektromágneses hullámok 1
1 Elektromágneses hullám. A látható tartományban az elektromágneses hullámok. A fény intenzitása. Alapjai fotometriai
1) elektromágneses hullám. A látható tartományban az elektromágneses hullámok. A fény intenzitása. Alapjai mérjük.
Optika ennek egy ága a fizika foglalkozik a tanulmány a fény természete, a törvények az emissziós, terjedését és kölcsönhatás számít.
A fény elektromágneses sugárzás hullámhossz-tartományban határos egyrészt a rádióhullámokat, és a másik oldalon a röntgen- és a gamma-sugárzás.
látható fény augusztus 10-07 - április 10-07 m;
Vannak három al-optika - geometriai, hullám és kvantum optika.
Geometriai optika az úgynevezett optikai rész, amely megvizsgálja minták terjedési áthaladó fény átlátszó test változó optikai sűrűség, vagy amikor a fény visszaverődik a felületekről, különböző görbületi sugarú. Geometriai optika tekintve optikai jelenség, amelynek során a sugárzás hullámhossza lényegesen kisebb, mint az olyan eszközök, amelyekben ezek a jelenségek vizsgálták.
Hullám Optics tekintve optikai jelenség, amely megnyilvánul a hullám természete fény, - interferencia, diffrakció, polarizáció, diszperziós, és mások.
Quantum optika tekintve jelenségek, amelyek a kvantum tulajdonságai nyilvánulnak fény - hősugárzás, a fényelektromos hatás, fotokémiai folyamatok és mások.
Hagyja, hogy a jön egy bizonyos mennyiségű fényenergiát és általában beeső területe az oldalon. érték
Ez az úgynevezett fényáram és a méret a hatalom. Mivel mérjük a fénykibocsátás fotométer távcső.
A fényáram áthaladó egység a terület a megvilágítás és olyan a mérete, a teljesítmény per cm
Monokromatikus fényt, azaz a Megvilágítás említett keskeny hullámhossztartományban,
2) A törvények geometriai optika. Teljes visszaverődés. Feltételek képalkotó egy gömb alakú tükör és egy vékony lencse.
Négy alapvető törvényei geometriai optika:
törvénye egyenes vonalú fény terjedése az optikailag homogén közegben;
Törvény függetlensége fénysugarak (szuperpozíciója);
Amikor a beeső fénysugár a felület között a két közeg van a szétválasztás két gerenda - visszavert és megtört.
A törvény a reflexió - a visszavert nyaláb egy síkban van a beeső sugár és a merőleges hívni a felület közötti két közeg a beesési pontjától és visszaverődési szög α „egyenlő a beesési szög α.
fénytörés törvény - a beeső fénysugár, a sugár megtörik, és merőlegesen végzett a felületen két média ponton előfordulása egy síkban fekszik, és a szög fénytörés függ a beesési szög összhangban kapcsolatban (Snell-törvény)
ahol N21 - relatív refrakciós index a második fluidum képest az első.
A relatív refraktív index aránya az abszolút törésmutatója a média mindkét oldalán az interfész
Predomleniya abszolút mutató médium az értéke n, egyenlő arányban a sebességet az elektromágneses hullámok vákuumban való fázis sebessége v a közegben
Teljes belső visszaverődés csak akkor, amikor fény esik egy optikailag sűrűbb közeg egy optikailag kevésbé sűrű közegben.
Egy fontos gyakorlati alkalmazása jogszabályok reflexió és fénytörés játék, amikor a fény áthalad egy prizmán és egy lencsét.
Lencsék nevezzük átlátható szervek, által határolt két felülete van, megtörő fénysugarak képzésére alkalmas egy optikai képet a tárgy.
A vonal áthalad a görbületi középpontok a felületek határoló a lencse az úgynevezett fő optikai tengellyel.
pontja a lencse, amelyen keresztül a fénysugarak áthaladnak nélkül fénytörés, az úgynevezett optikai középpontja a lencse.
Az arány a görbületi sugarak a csatlakozó felületek határoló a lencsét a távolságok a lencsét a tárgy és a képe, az úgynevezett egy vékony lencse képlet.
Merőleges síkban a fő optikai tengely és átmegy a fókusz hívják fókuszsíkra.
Az arány a lineáris méretei a kép és az objektum az úgynevezett lineáris nagyítású objektívvel.
A gyűjtő lencse alkotnak valós és egy képzetes képet.
Az igazi a tárgy képét alakult meg a képernyőn a lencse mögött abban az esetben, ha az objektum távolságát a hosszabb gyújtótávolságú objektív
A virtuális kép a tárgy van kialakítva az objektív elé, ha a tárgy távolság az objektív kisebb fókusztávolság
Szórólencsék alkotó virtuális kép a következő feltételek mellett
3.Interferntsiya fény. Koherenciája fény. Selejtező hossza és a koherencia idő a fény hullám. Az optikai úthossz és az optikai útvonal közötti különbség a fénysugarak. Feedback rezgések a fáziskülönbséget az optikai útvonal különbség.
Interferencia a fény, kiegészítve a fényhullámok, amelyek jellemzően megfigyelt erősödése vagy gyengülése a fényintenzitás (interferencia mintázat) formájában váltakozó világos és sötét sávok.
Koherenciája - következetes áramlását hullámok és rezgési folyamat.
Kvazihromatichnost - fény egy kis frekvenciatartományban.
FIELD koherencia -, amelyen belül fázis ingadozások változik legfeljebb π.
ahol - a hullám a koherencia.
Δλ - a szélessége a fény spektruma
φ - ang. méretei a fényforrást.
Minél több ez a hullám közelebb egy monokróm, annál kisebb a szélessége a spektrum a frekvencia és a nagyobb idejét és a koherencia hossz.
A látható napfény
frekvenciaspektrum - 14-10 április 10 augusztus 14 Hz;
Március 10 m.
Optikai úthossz - a távolság, amelynél a fényt (optikai sugárzás) terjed vákuumban áthaladás során A-ból B Mivel a fény sebessége bármilyen környezetben kevesebb mint a sebessége vákuumban, O. n d mindig nagyobb, mint a ténylegesen megtett távolság a fény .. (vagy, határesetben vákuum, egyenlő vele). Az optikai rendszer, amely számos hasonló környezetekben, O. d. N. Is
lk - a megtett távolság, amelyet a fény a k-adik környezetben nk - a törésmutatója a közeg.
Az optikai útvonal különbség.
Ehelyett, a különbség δ zavaró hullámok kényelmes bevezetni mennyiségével arányos az ő Δ - az optikai útkülönbség
fáziskülönbség megfelel a változás az úthossz különbség.
Az optikai útkülönbség vákuumban ellentétben a fáziskülönbség világos értelmezése. Ha a két interferáló hullámok által kibocsátott egyetlen fényforrás, az út különbség - geometriai hosszkülönbséget módszereket, amelyek a két interferáló gerendák egy forrásból pontot elért egy pontot a képernyőn.
4.Interferntsiya fény Young kísérletben. A koordinátákat a maximumok és minimumok intenzitással. A szélessége a interferencia maximális.
A szélessége a interferencia csíkok közötti távolság két szomszédos interferencia maximumok (vagy minimumok).
ahol l - közötti távolság a forrásai koherens hullámok; L - a távolság a forrástól a megfigyelési sík az interferencia mintázat.
A maximális és minimális intenzitású
Kérelemre két monokromatikus hullám
bizonyos pontok térben történik hozzáadása oszcillációk, amelyben az amplitúdó a kapott oszcilláció határozza meg az expressziós
Az általános esetben (ω1 ≠ ω2), fáziskülönbség folyamatosan változik, és az átlagos idő, hanem azért, mert az összes pontot a térben.
Ha van két összecsukható hullámok frekvenciája azonos, akkor. Ebben az esetben beszélünk koherencia - következetes áramlási térben és időben hullám folyamatokat.
Ha az összecsukható hullámok koherensek legyenek, a pontok, ahol az intenzitás (maximum intenzitás), és azokon a pontokon, ahol az intenzitás (minimum intenzitás). Ezt a jelenséget nevezzük zavaró fény.
Ha a koherens hullámok a legnagyobb lesz, de legalább.
Δ = mλ - páros számú félhullámú
Δ = (2m + 1) lambda / 2 - páratlan számú fele
Xmax = mλl / d - maximális koordináta
Xmin = (2m + 1) λl / (2d), - minimális koordináta
ΔXmin = λl / d - a távolság a minimumok
m = λ / Δλ - száma maxima.
5.Interferentsiya fény vékony filmekben. A csíkokat azonos vastagságú és egyenlő dőlésszög. Newton-gyűrűk.
Interferencia a fény fordul elő a vékony film a reflexió fénynyaláb az optikailag sűrűbb közeg.
Amikor beeső párhuzamos síkban, átlátszó, izotróp lemez monokromatikus fény visszavert beeső fény (elsődleges reflexió A pont) és megtört ray (a B pont), amely a C pont a kilépő film megtörik, és tovább bővíti párhuzamos a primer visszavert fénysugár. Ebben az esetben a két gerenda következetesek.
A geometriai útkülönbség a visszavert sugár és a primer sugárnyaláb áthaladó filmet, és tükröződik a másik felülete, a
Fénykibocsátás lenne a helyzet, ha az elérési út különbség egész számú többszöröse a hullámhossz.
Az optikai útkülönbség különbséggel egyenlő optikai utak, amelyek mindegyike megegyezik a termék a fénysugár útját az abszolút törésmutatója a közeg
Amikor a film síkja párhuzamos fénysugár beeső különböző szögekben (divergens vagy összetartó sugárnyaláb), megfigyelt interferencia mintát a szalagok formájában egyenlő dőlésszög.
Mivel d és n jelentése azonos minden ponton a film, az optikai útkülönbség interferáló hullámok a változások csak változások miatt uglaipadeniya sugarak.
Mivel a film, és hogy meghatározza síkkal párhuzamos gerendák 1 „és 1„párhuzamos, egy interferencia minta a szalagok formájában egyenlő meredekség is megfigyelhető sem a végtelenben (egyenlő csíkok lokalizált a végtelenben ponyva), vagy a fókusz síkjában a gyűjtő lencse.
Amikor egy vékony, átlátszó filmet egyenlőtlen vastagságú esik nyaláb párhuzamos sugarak upon reflexió egy interferencia minta formájában szalagok az egyenlő vastagságú.
Visszavert a felső és alsó felületei a film sugarak metszik a felszín közelében a lemez (lokalizált a felszín közelében az ék).
Mind a csíkok akkor jelentkezik, ha tükrözi a film egy egyenletes vastagságú ülések.
Egy speciális esetben azonos vastagságú rojtokkal Newton gyűrűk,
A sugarak a sötét és világos gyűrűk határozzák meg képletek
- egy sötét gyűrű;
- A világító gyűrű.
Illumination optika. interferencia jelenséget használják, hogy javítsa a minőségét az optikai eszközök és megszerzésére erősen visszaverő bevonatok. A fény áthaladását keresztül minden fénytörő felületét a lencse kíséri reflexió 4% -a a beeső fényáram (a törésmutatója az üveg 1,5). Mivel a modern objektívek állnak nagyszámú lencsék száma reflexiók nekik nagy, és miért nagy és fényáram veszteség. Ahhoz, hogy az ilyen és egyéb hiányosságok végzett az úgynevezett felvilágosodás optika. Erre a célra, a szabad felület a lencse alkalmazzák a vékony film, amelynek törésmutatója kisebb, mint a lencse anyaga. Amikor a fény visszaverődik a határait a levegő-film és film üveg jelentkezik interferencia a visszavert sugarak. A film vastagsága d a fólia és az üveglap és a refraktív indexek n van megválasztva, hogy a visszavert hullám kioltja egymást.
Tehát hogyan lehet elérni egyidejű elnyomása minden hullámhosszon nem lehetséges (a törésmutató függ a hullámhossz), ez a szín (rá a szem a legérzékenyebb). Ezért, lencsék bevonattal rendelkező optikával kékes-vörös árnyalatú.
A fénynyaláb egy forrástól S esemény egy tányéron bevonva vékony ezüstréteget (ahol a reflexiós együttható megközelíti a 0,5). A további folyamán a zavaró gerendák világosan kitűnik az ábrán. Az utat a gerenda 1 helyezzük pontosan, de nem ezüstözött lemez. Kiegyenlíti az utat a sugarak az 1. és 2. a pohárban. Az interferencia minta figyelhető alkalmazásával egy távcső.
Az interferencia megfelelő mintázatban interferencia légi kialakított réteg egy tükör, és a tükörképe a képzeletbeli áttetsző lapot. A természet a interferencia mintázat helyzetétől függ a tükrök, és a fénysugár divergencia beeső az eszközön. Ha a sugár párhuzamos és sík és a forma egy ék, a megfigyelt peremén azonos vastagságú, párhuzamosan elhelyezve a szélén a levegőt ék. Amikor a divergens fénysugár síkok és a párhuzamos elrendezés és egyenlő dőlés kapott szalagot a koncentrikus gyürük alakjában.
7) A diffrakciós fény. Az elv a Huygens - Fresnel. A módszer a Fresnel zónák. Diffrakciós egy kör alakú nyílást és a körkörös átlátszatlan képernyőn (Poisson spot).
Fény diffrakciós nevezzük eltérést egyenes vonalú terjedési fény közelében akadályokat, például, amikor a fény áthalad a nyíláson.
minden felületi elem a hullámfront lehet tekinteni, mint a forrás a másodlagos hullámok szaporító minden irányban.
Huygens-Fresnel-elv.
Bármely része a hullámfront forrása lehet másodlagos hullámok.
Ingadozása a fény a megfigyelési pont vektor az eredménye szuperpozíció hullámok érkező ezen a ponton a számtalan másodlagos források.
Másodlagos sugárzás teljesítménye egyenlő a négyzet alakú részének felületi hullámok ugyanaz
Másodlagos források fényt bocsátanak ki főként merőleges irányban