Реферат: Шпаргалка по всему курсу физики (как ее преподают в Днепропетровском Государственном Техническом Университете Железнодорожного Транспорта)
Принцип Гюйгенса - все точки поверхности, через котрорые проходит фронт волны в некоторый момент времени t, следует рассматривать как источники вторичных волн, а искомое положение фронта в момент времени t+dt совпадает с поверхностью, огибающей все вторичные волны. При этом считается, что в однородной среде вторичные волны излучаются только вперед, т.е. в направлениях, составляющих острые углы с внешней нормалью к фронту волны. Принцип Гюйгенса является чисто геометрическим. Он не указывает способа расчета амплитуды волны. Поэтому принцип Гюйгенса недостаточен для расчета закономерностей распространения световых волн. Приближенный метод решения этой задачи, являющийся развитием принципа Гюйгенса на Основе предложенной Френелем идеи о когерентности вторичных волн и их интерференции при наложении, называется принципом Гюйгенса-Френеля. Этот принцип можно выразить так : 1. при расчете световых колебаний источник можно заменить эквивалентной ему системой вторичных источников - малых участков dS любой замкнутой вспомагательной поверхности S, проведенной так, чтобы она охватывала источник. 2. Вторичные источники когерентны между собой и поэтому возбуждаемые ими волны интерферируют при наложении.
44. Прямолинейность распределения света согласно методу зон Френеля.
С помощью принципа Гюйгенса-Френеля можно обосновать с волновой точки зрения закон прямолинейного распространения света в однородной среде. Разобъем поверхность S на небольшие кольцевые участки - зоны Френеля. Колебания, возбуждаемые в точке М двумя соседними зонами противоположны по фазе, т.к. разность хода от сходственных точек этих зон до точки М равна половине длины волны. Следовательно, амлплитуда колебаний в точке М равна А=А1-А2+А3-А4+.., где Аi - амплитуда колебаний, возбуждаемых в точке М вторичными источниками, находящимися в пределах одной зоны. С увеличением i увеличивается и расстояние от зоны до точки М, и угол между нормалью к поверхности зоны и направлением в точку М. Поэтому, согласно принципу Гюйгенса-Френеля A1 > A2 > A3 .., а Ai = (Ai+1 + Ai-1)/2, следовательно амплитуда колебаний в точке М равна А = А1/2, т.е. результирующее действие всего открытого волнового фронта равно половине действия первой (центральной) зоны Френеля, радиус к-рой очень мал. Таким образом можно считать, что свет распространяется из S в M прямолинейно.
45. Дифракция от щели.
Дифракцией света называется совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженной оптической неоднородностью ( вблизи границ непрозрачных тел, в отверстиях экранов). В более узком смысле под дифракцией понимается огибание светом встречных препятствий, сравнимых с длиной волны. Различают два случая дифракции света : дифракцию Френеля(дифракция в сходящихся лучах) и дифракцию Фраунгофера(дифракция в параллельных лучах) - дифракция на щели.
46. Дифракционная решетка.
Дифракционная решетка представляет собой систему из большого числа одинаковых по ширине и параллельных дркг другу щелей в экране, разделенных также одинаковыми по ширине непрозрачными промежутками. Сумма ширина одного прозрачного и непрозрачного промежутка называется постоянной или периодом дифракционной решетки.
47. Дисперсия света. Отличие дисперсионного и дифракционного спектров.
Дисперсией света называется зависимость фазовой скорости света в среде от его частоты. Эта зависимость легко обнаруживается, например при прохождении пучка белого цвета через призму. На экране, установленном за призмой, наблюдается радужная полоска, которая называется призматическим или дисперсионным спектром. Зависимость показателя преломления среды от частоты света нелинейная и немонотонная. Области значений, в которых с ростом частоты увеличивается также показатель преломления, соответсвуют нормальной дисперсии света (если наоборот - дисперсия аномальная).
48. Дифракция рентгеновских лучей.
Дифракцию рентгеновских лучей на кристаллах можно истолковать как результат интерференции рентгеновского излучения, зеркально отражающегося от систем параллельных плоскостей, которые проходят через узлы кристаллической решетки. Эти плоскости называются сетчатыми, или атомными, плоскостями кристалла(в кристалле дифракция объемная - т.е. трехмерная). Расстояние между двумя соседними сетчатыми плоскостями наз. межплоскостным расстоянием, а угол между падающим лучом и сетчатой плоскостью - углом скольжения.
49. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса.
Свет наз. естественным или неполяризованным, если направление колебания вектора Е не является преимущественным. Свет называется частично поляризованным, если в нем имеется преимущественные направление колебания вектора Е. Частично поляриз. свет можно рассматривать как совокупность одновременно распространяющихся в одном и том же направлении естественного и линейно поляризованного света. Поляризацией света назыв. выл=деление линейно поляризованного света из естественного или частично поляризованного. Для этой цели используют поляризаторы. Их действие основывается на поляризации света при его отражении и преломлении на границе раздела двух сред, а также на явлениях линейного лучепреломления и дихроизма. То же устройство можно использовать в качестве анализаторов, т.е. для определения характера и степени поляризации света. Закон Малюса : Ia = Ip*cos2 (a), где Ia и Ip интенсивности линейно поляризованного света, пропущенного анализатором и падающего на него. Угол а - между главной плоскостью поляризатора и плоскостью в к-рой изменяется Е.
50. Закон Брюстера. Получение поляризованных лучей.
Закон Брюстера : отраженный свет полностью линейно поляризован при угле падения i=iБр, удовлетворяющего условию tg(iБр) = n, где n - относительный показатель преломления отражающей свет среды.
51. Эффект Керра. Оптически активные среды.
Оптически изотропное прозрачное тело становится анизотропным( т.е. показатель преломления зависит от направления волны), если его подвергуть механической деформации. Эффектом Керра называется возникновение оптической анизотропии у прозрачного изотропного твердого, жидкого или газообразного диэлектрика при помещении его во внешнее электрич. поле. Под действием однородного эл. поля диэлектрик поляризуется и приобретает отические св-ва одноосного кристалла, оптическая ось к-рого совпадает по направлению с вектором Е напряженности поля.
52. Применение поляризации.
Для телеуправления затемнения стекол в навороченых тачках и президентских дачах.
53. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта.
Поглощением света наз. явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе, происходящее вследствие преобразования энергии волны во внутреннюю энергию в-ва или в энергию вторичного излучения, имеющего другой спектральный состав и иные направления распространения. Поглощение света может вызывать нагревание в-ва, возбуждение и ионизацию атомов или молекул, фотохимические реакции. Поглощение света описывается законом Бугера-Ламберта, соглано к-рому интенсивность плоской волны монохроматического света уменьшается по мере прохождения через поглощающую среду по экспоненциальному закону : I = Io e-a'x , где Iо и I - значения интенсивности света на входе и выходе из слоя среды толщиной x, а а' - натуральный показатель поглощения среды, который зависит от природы и состояния поглощающей среды и от длины волны света.
54. Рассеяние света.
Рассеянием света наз. явление преобразования света веществом, сопровождающееся изменением направления распространения света и проявляющееся как несобственное свечение тела. Это свечение обусловлено вынужденными колебаниями электронов в атомах рассеивающей среды под действием падающего света. Рассеяние света происходит в оптически неоднородной среде, показатель преломления к-рой нерегулярно изменяется от точки к точки вследствие флуктуаций плотности среды (молекулярное или рэлеевское рассеяние) либо за счет присутствия в среде инородных малых частиц (рассеяние света в мутной среде).
55. Виды излучения. Характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело.
Излучения - в зависимости от длины волны - Радиоволны, Оптическое излучение, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое, рентгеновсое и гамма излучение. Электромагнитное излучение, испускаемое в-вом и возникающее за счет его внутренней энергии называется тепловым. Оно зависит только от температуры и оптических св-в излучающего тела. Тепловое излучение - единственное, которое может находится в термодинамическом равновесии с веществом. Абсолютно черное тело - тело, которое полностью поглощает все падающее на него излучение независимо от направления падающего излучения, его спектрального состава и поляризации, ничего не отражая и не пропуская. Моделью может служить почти замкнутая полость (сфера) с небольшим отверстием. Это отверстие - а.ч.т.
56. Закон Киргофа. Функция Киргофа.
Закон Киргофа : отношение испускательной способности к его поглощательной способности не зависит от природы тела и равно испускательной способности абсолютно черного тела при тех же значениях температуры и частоты. Зависимость испускательной способности от частоты и температуры называется функцией Киргофа : rv = f(f,T).
57. Закон Стефана-Больцмана. Законы Вина.
Закон Стефана-Больцмана : энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры. Закон смещения Вина - при повышении температуры тела максимум испускательной способности абсол. черного тела смещается в сторону меньших длин волн - Y = b/T, где Y - длина волны, а b=0.029 м*К - постоянная Вина.