Válaszok fizika részén optika - gyermekágy, 4. oldal

12. Diffrakciós fény. Huygens-Fresnel-elv. Fresnel zónában. Zone lemezek. Fraunhofer diffrakcióval és Fresnel diffrakció.

Diffrakciós fény - egy sor jelenség figyelhető meg a fény terjedési egy kis lyukon határ közelében átlátszatlan testek miatt, és a hullám fény természetéről.

Az diffrakciós fény általánosan ismert törvényei fényterjedés eltérés a törvényi által előírt geometriai optika. diffrakciós jelenség különösen fény: a fény hullámhossza sokkal kisebb, mint a méret akadályok λ

Tudja magyarázni diffrakciós eljárással Huygens elv -, hogy minden pontot, amely hullám jön, forrása a másodlagos hullámok és a borítékot ezeknek a hullámoknak ad a helyzet a hullám előtt a következő pillanatban. Huygens elv megoldja a problémát csak az irányt a hullám terjedési első és a hullám. Mi megoldjuk a problémát tisztán geometriailag, így ez a jog származik az összes jogszabályok reflexió és fénytörés az interfész a 2-es média. Azonban, Huygens' elv nem oldja meg a problémát a fény hullám amplitúdója => fény intenzitásának hullám terjesztő a korlát fölött.

Kérdés: Miért terjedése a akadályok jelenléte nem merülnek fordított hullám?

Ezért Fresnel elv Huygens adunk az ötlet beavatkozás a másodlagos hullámok.

Fényhullám izgatott a forrás S reprezentálható szuperpozíciója koherens szekunder kibocsátott hullámok fiktív (képzeletbeli) források

Így Fresnel kizárta előfordulásának fordított szekunder hullámok, és azt javasolta, hogy ha a nyílás és a megfigyelési pont egy képernyő egy nyílás felületén a képernyőn a másodlagos amplitúdó hullám 0, és a furatban - ugyanaz, mint annak hiányában a képernyő.

Fresnel törvénye (a törvény a lemez)

Szerint a Huygens-Fresnel elv forrás S hatásával lehet felváltani a cselekvés fiktív források, amelyek úgy vannak elrendezve a szekunder hullám felülete F. Osszuk ez a hullám felülete a gyűrű alakú területet. A méret Ezen zónák oly módon, hogy az utat a különbség egy megfelelő P pont-pont M egyenlő lambda / 2:

P1M-R0M = λ / 2, P1M = b + λ / 2

A gerjesztett rezgések által a két szomszédos zóna a M pont ellentétes fázisban, mint az útkülönbség a hullámok 2 = λ / 2. Ezért, amikor alkalmazása 2x ezek a hullámok a ponton M oszcillációk gyengítésére egymással. A amplitúdója a kapott rezgés az M pont a következőképpen határozzuk meg: Am = A1-A2 + A3 + A4 ...

Ahhoz, hogy megtalálja ezeket amplitúdója értékelési Fresnel zóna nagysága:

hm = (bm λ) / 2 (a + b), λ A2> A3> ... Mivel a teljes száma Fresnel hatalmas területek és azok mérete nagyon kicsi, lehetőség van arra, hogy használja az alábbi közelítő Am = (Am + 1 + Am-1) / 2 Ezután a kapott amplitúdó után a szubsztitúció az M pont az összes Fresnel zónák lesznek: Am

= A1 / 2 az amplitúdó a keletkező rezgés az M pont szerint határozzuk meg, ha csak a fele fellépés

Ha a = b = 10 cm, λ = 500 nm-r1

Terjedése a fény S M zajlik, hogy az egész fénysugarat oszlik el nagyon keskeny csatorna SM. azaz a fény eloszlása ​​egy egyenes vonal. Ezért a Huygens-Fresnel-elv magyarázza az egyenes vonalú terjedését a fény egy homogén közegben.

Ha a fény útját egy monokromatikus pontszerű fényforrás elhelyezett árnyékolás minden területére kiterjed, kivéve az első, az amplitúdó a ponton M = A, azaz 2-szeres növekedést, és az intenzitás 4-szer. Az intenzitás egy olyan ponton M növelhető segítségével egy zóna lemez. A legegyszerűbb esetben, a zóna lemezt kivesszük átlátható és rajta elhelyezett alapján Fresnel zónák váltakozó átlátszó és fehér gyűrűk sugarú rm. Mivel ingadozások páros és páratlan Fresnel zónák vannak ellentétes fázisban, akkor azok kioltják egymást => szállítható ez a lemez egy meghatározott ponthoz közötti S és M.

Defraktsiya osztva Fresnel defraktsiyu (defraktsiya konvergens sugarak) és defraktsiyu Fraungoffera (defraktsiya párhuzamos sugarak)

Ez a besorolás zajlik a következő elvet: Attól függően, hogy a távolság a forrás és a megfigyelő pontot az akadályokat útjába helyezett a fény. Az első esetben egy akadály esik gömb vagy sík hullám és defraktsionnaya mintázat figyelhető meg a képernyőn mögött található egy akadály a nagy távolságra is.

A második esetben, amikor egy akadály esik lapos hullám defraktsionnaya kép a képernyőn található, amely a fókusz síkjában a gyűjtőlencse mögött található a gáton.

1. példa: defraktsiya egy kör alakú lyuk, a lemez

2. példa: defraktsiya egy keskeny rés szélességét a, hossza l l >> egy, a rács defraktsionnaya

19. A fényszórás.

A fényszórás az a folyamat, konvertáló  fény anyag, amely kíséri: 1) irányának megváltoztatása fényterjedés; 2) a megjelenése a helytelen emissziós anyag.

Mandelstam bevezette a zavaros közeg  olyan környezetben, ahol a lemért száma nagyon kis részecskék idegen anyag. Például, aeroszolok, amelyek megfigyelhető a felhők, füst, köd, többszörös emulziók, kolloid oldatokat.

Az ilyen média, a törésmutató nem állandó n ( R) (ez függ a térben koordináták). Ez azt jelenti, hogy a közeg optikailag homogén.

Ha bevezetjük a paraméter l. amely jellemzi a heterogenitás és ha lneodn> . áthaladó fény ebben a közegben biztosítja egyenletes intenzitás eloszlását minden irányban, azaz a környezet ez a fény optikailag homogén. Azonban, ha lneodn r)

Tyndall jelenség Rayleigh elméleti magyarázatot és megfogalmazott következő jog (a törvény a Rayleigh): intenzitásának szórt fény fordítottan arányos  4. I.

20. a QUANTA fény. A foton energiája pulzusát. Hullám-részecske kettősség EM sugárzási tulajdonságai.

Kifejtse a tulajdonságait a fény, van 2 megközelítések: 1) korpuszkuláris; 2) hullám.

A emissziós és abszorpciós fény bekövetkezik diszkréten, azaz bizonyos részeit (fotonok), az E energiát határozzuk jelentése = h (h  Planck-állandó = 6,63 * 10 -34 J * s).

2. Einstein létre kvantum elmélet a fény, ahol a emissziós és abszorpciós, valamint a fény terjedési zajlik formájában patakok fénymennyiség, amit az úgynevezett fotonok. A folyamat a kölcsönhatás a fény és az anyag  ez a kölcsönhatás kvantum (foton) az anyaggal.

Photon tömege m, p impulzussal = m * c = h / c = h / .

3. E = m * c 2  fotonenergia.

F

otons mindig mozog bármilyen környezetben a fény sebességét. Nem létezik olyan nyugalmi állapotban, azaz azok nyugalmi tömege nulla.

Hullám-részecske kettősség EM sugárzási tulajdonságai. Ez azt jelenti, hogy a fény természete látható két oldalról: egyrészt ez egy hullám, amelynek tulajdonságait nyilvánvaló a törvényei fényterjedés, interferencia, diffrakció, polarizáció. Másrészt könnyű  részecskefolyam amelynek energia impulzus. Korpuszkuláris gerenda tulajdonságokat nyilvánulnak meg a kölcsönhatás a fény és az anyag folyamatok (PhotoEffect, Compton-effektus).

Elemzés lehet érteni, hogy minél hosszabb a hullámhossz , a kevesebb energiát (a E = hc / ), annál kisebb a pulzus, annál nehezebb a kvantum tulajdonságait detektált fény.

A kisebb  => nagyobb a E energiáját egy fotont, annál nehezebb azt észleljük a hullám tulajdonságait a fény.

A kapcsolat a két alakos hullám tulajdonságait a fény is magyarázható egy statisztikai megközelítés a figyelmet a fény eloszlása.

H
Például, diffrakciós fény a rés: amikor a fény áthalad a résen van egy újraelosztását a fotonok térben. Mivel a valószínűsége, hogy a foton nyomja meg a képernyőn a különböző egyenlőtlen feltételek, van egy diffrakciós mintázat. A megvilágítás a képernyő (a fotonok száma incidens rajta) arányos a valószínűsége, hogy a foton, hogy elérje ezt a pontot. A másik oldalon a képernyő megvilágítás mértéke arányos a tér hullám amplitúdója I

E 2. ezért, a tér a amplitúdója a fényhullám egy adott pont egy intézkedés a valószínűsége, hogy a foton, hogy elérje ezt a pontot a térben.

21. A fotoelektromos hatás, típusai és a törvényeket. Az áram-feszültség jellemzői a fotoelektromos hatás. Kísérletek Stoletov. Einstein egyenlet.

A fotoelektromos hatás olyan jelenség  ejekciós elektronok fémfelületek által elektromágneses sugárzás. Ezt a hatást nevezzük külső hatástól. Egy másik gyakori  belső fotoelektromos hatás okozta elektromágneses sugárzás, elektron átmenetek félvezetők vagy dielektrikumok a kötött államok a rendelkezésre álló nélkül indulás kifelé.

Ez az első alkalom a törvényi alakult Stoletov.

Besugárzó a katód, a következő mintákat létre: 1) biztosítja a leghatékonyabb fellépés az ultraibolya sugárzás; 2) a fény hatására anyag elveszti csak negatív töltéseket; 3) aktuális, eredő fény hatására egyenesen arányos az intenzitása.

Thompson mérésére külön díj a részecskék által kibocsátott fényt, és megállapította, hogy a kibocsátott elektronok. Az alábbi összefüggések vettünk minden kísérletben:

A legnagyobb értéke a jelenlegi Inas úgynevezett fotoelektromos telítettség. Ez határozza meg, mint feszültségérték, amely az összes elektronok elérik az anód. Amennyiben u értéke 0 fényáram eltűnik. Ez azt jelenti, hogy az elektronok kilökődik a katód, egy bizonyos sebességgel (vagy kinetikus energia). Ahhoz, hogy a fotoelektromos volt nullával egyenlő szükséges alkalmazni a retardáló feszültség = Uzad.

Három Stoletova törvény (külső fotoelektromos hatás):

1. Egy fix frekvencia számú fotoelektronok beeső fény időegység alatt adja ki a katód egyenesen arányos a fény intenzitása.

2. minden egyes anyag, van egy fotoelektromos küszöbértéket, amely alatt a fotoelektromos hatás nem figyelhető kr (attól függően, hogy az anyag tulajdonságai).

3. A maximális kezdeti sebességét a fotoelektronok független a fény intenzitása, de csak a frekvencia a beeső sugárzás (azaz, mv 2 max / 2 ()).

Einstein származik a következő egyenletet:

Egy foton lehet kiütötte csak egy elektront. Lehetséges nemlineáris multifoton fotoelektromos hatás, amelyben egy elektron energiát kap a n fotonok és n lehet 2-7 (csak akkor figyeltük meg a lézersugárzás).

16. A fény polarizációja. Polarizált fény. Síkban polarizált fény. Lineáris és cirkuláris polarizáció a fény. Brewster törvénye.

A fény polarizációját - fizikai. Optikailag jellemző. Fény-edik, leíró th-th keresztirányú anizotrópiája fényhullámok, azaz, A nem-egyenértékű különböző irányokban perpend síkban. pl th bütyköstengely hullám-la (

Fényhullámok amelynek a feszültsége th oszcillációs vektorok

Xia H tartósított változatlan vehető negatív vagy megváltoztatni Xia tárgyiasult mu törvény az úgynevezett Xia polarizált.

E fényhullám klebl Xia csak egy változatlan percig vehető -ve PL-öt, akkor egy ilyen hullámot nevezzük Xia egyenes vagy síkban polarizált. Ez a tér-be a macska-edik hazugság

az úgynevezett K-Xia tér edik polarizációs. Ha körű

k elkövetett Xia, úgy, hogy vége kört ír le egy négyzet perces perpend th

k, akkor egy ilyen hullámot nevezzük Xia polarizált második kör, ha egy ellipszis - ellipszis polarizált. A fény hullám, amely a különböző feszültség-Ia

k equiprobable, az úgynevezett Xia természetes vagy természetes polirizovannoy vagy polarizált.

Szuperpozíció 2 x lineynopolyariz-hullámok.

E2 habozzon Xia azonos. frekvencia ω, irányul. a Z tengely mentén, de a

E2Єyz, vezérműtengely Xia eltolódás δ fázisok: