Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО РОССИИ
по связи и информатизации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики
Т. А. ЛИСЕЙКИНА Т. Ю. ПИНЕГИНА А. Г.ЧЕРЕВКО
КУРС ФИЗИКИ
раздел ЧЕТВЕРТЫЙ
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА
Учебное пособие
НОВОСИБИРСК
2007
УДК 53(072)
А.Лисейкина, доцент Т. Ю.Пинегина, доцент А. Г.Черевко
Учебное пособие выполнено в помощь студентам при работе над курсом физики для ВУЗов при дневной, заочной и дистанционной формах обучения. Оно соответствует Программе МинНауки для технических специальностей и программе, утвержденной для технических специальностей СибГУТИ. Изложение курса согласовано с методическими разработками, выполненными на кафедре. Данное пособие является четвертым разделом (Волновая оптика) общего курса физики для технических ВУЗов. Пособие предназначено в помощь студентам в их самостоятельной работе над теоретическим материалом курса физики и для самостоятельной работы по решению задач. При написании пособия учитывалось, что этот курс читается студентам 1 и 2 курсов технических специальностей дневной, заочной и дистанционной форм обучения. Материал пособия полезен и для студентов экономического факультета. Кроме теоретического материала пособие содержит примеры решения задач и набор задач для самостоятельного решения, а также вопросы для самоконтроля.
Кафедра физики Сибирского государственного университета
телекоммуникаций и информатики,
Рисунков 60, таблиц 3, литература 11 названий.
Рецензент:
Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве учебного пособия
© Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики,
2007 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 7
Глава 1. ФОТОМЕТРИЯ.. 7
1.1. ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН.. 7
1.2. СПЕКТРАЛЬНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ГЛАЗА.. 9
1.3. ОСНОВНЫЕ ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ... 10
Глава 2. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ.. 14
2.1. УСЛОВИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ. КОГЕРЕНТНОСТЬ.. 14
2.1.1. Оптическая длина пути. 14
2.1.2. Условия максимума и минимума при интерференции световых волн. 15
2.2.3. Способы получения когерентных волн в оптике. 17
2.3. Интерференция света от двух когерентных источников (схема Юнга) 20
2.3. Интерференция в тонких плёнках.. 23
2.3.1. Интерференция в отраженном свете. 24
2.3.2. Интерференция в проходящем свете. 26
2.4 ПОЛОСЫ РАВНОЙ ТОЛЩИНЫ (ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ НА КЛИНЕ) 27
2.5. КОЛЬЦА НЬЮТОНА.. 29
2.6. ИНТЕРФЕРОМЕТРЫ... 32
2.7. ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ.. 35
2.8. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.. 36
2.9. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ». 37
2.10. Задачи для самостоятельной работы по теме «Интерференция». 42
Оптическая разность хода лучей. Связь разности фаз и разности хода 42
Интерференция волн от двух когерентных источников. 42
Интерференция в тонких плоскопараллельных пластинках и пленках 43
Интерференция на клине. 44
Кольца Ньютона. 44
Интерферометры. 45
Глава 3. ДИФРАКЦИЯ.. 46
3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.. 46
3.2. ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА – ФРЕНЕЛЯ.. 47
3.3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА АМПЛИТУДЫ И ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ 49
3.3.1. Метод зон Френеля. 49
3.3.2. Метод графического сложения амплитуд. 53
3.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ЗОН ФРЕНЕЛЯ.. 54
3.4.1. Зонная пластинка. 54
3.4.2. Фазовая зонная пластинка. 55
3.5. ДИФРАКЦИЯ В РАСХОДЯЩИХСЯ ЛУЧАХ (ДИФРАКЦИЯ ФРЕНЕЛЯ) 55
3.5.1. Дифракция Френеля от круглого отверстия. 55
3.5.2. Дифракция Френеля от круглого экрана. 57
3.6. Дифракция в параллельных лучах (дифракция Фраунгофера) на одной щели.. 58
3.6.1. Дифракция Фраунгофера на одиночной щели. 58
3.6.2. Количество дифракционных максимумов на экране наблюдения. 61
3.6.3.Особенности дифракции при освещении щели белым светом 61
3.6.4. Ширина дифракционного максимума. 62
Ширина дифракционного максимума при дифракции Фраунгофера на щели. 62
Ширина дифракционного максима при дифракции Фраунгофера от круглого отверстия. 62
3.6.5. Следствия из факта конечной ширины дифракционного максимума. 64
Разрешающая сила объектива. 64
Разрешающая сила глаза. 65
3.6.6. Критерий типа дифракции. 65
Критерии типа дифракции. 65
Критерий применимости законов геометрической оптики. 67
3.7. ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА.. 67
3.7.1. Формула дифракционной решетки. 68
3.7.2 Интенсивность главных максимумов. 69
3.7.3. Зависимость интенсивности дифракционной картины от угла дифракции. Добавочные минимумы и вторичные максимумы.. 69
Добавочные минимумы.. 69
Количество главных максимумов, наблюдаемых с помощью дифракционной решетки. 71
3.7.4. Угловая ширина максимумов. 71
3.7.5. Дифракция на дифракционной решетке в белом свете. 72
Спектры дифракционной картины.. 72
Перекрытие спектров разных порядков. 72
3.7.6. Спектральные характеристики дифракционной решетки. 73
Угловая дисперсия дифракционной решетки. 73
Линейная дисперсия дифракционной решетки. 73
Разрешающая сила спектральных приборов. 74
Критерий Релея. 75
Конструкции дифракционных решеток. 77
3.7.7. Дифракция на пространственных решетках. 77
Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа – Брэггов. 77
Применение дифракции рентгеновских лучей. 79
3.8. ГОЛОГРАФИЯ.. 79
3.8.1. Получение голограмм.. 79
3.8.2. Применение голографии. 81
3.9. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.. 82
3.10. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ.. 84
3.11. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ.. 88
Глава 4. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА.. 91
4.1. Естественный и поляризованный свет. 91
4.2. Поляризаторы и анализаторы... 93
4.2.1. Поляризаторы.. 93
4.2.2. Анализаторы.. 94
4.3. ЗАКОН МАЛЮСА.. 95
4.4. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ПРИ ОТРАЖЕНИИИ ОТ ДИЭЛЕКТРИКА. ЗАКОН БРЮСТЕРА 96
4.4.1. Степень поляризации. 96
4.4.2. Закон Брюстера. 97
4.5. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ. ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ 99
4.5.1.Оптические активные вещества. 99
4.5.2. Теория Френеля вращения плоскости поляризации. 101
4.5.3. Магнитное вращение плоскости поляризации. 102
4.6. Оптическая анизотропия веществ. Двойное лучепреломление 103
4.6.1. Оптическая анизотропия. 103
4.6.2. Двойное лучепреломление. 106
4.6.3. Искусственная оптическая анизотропия. Фотоупругость. 107
4.6.4. Электрооптические явления. 108
Эффект Керра. 108
Эффект Поккельса. 110
4.6.5. Магнитооптические явления. 111
Эффект Коттона – Мутона. 111
4.7. Интерференция поляризованного света.. 111
4.8. Вопросы для самоконтроля.. 111
4.9. примеры решения задач по теме «поляризация». 113
4.10. Задачи для самостоятельного решения.. 118
Закон Брюстера. 118
Закон Малюса. 118
Двойное лучепреломление. 119
Вращение плоскости поляризации. 119
Исскуственная анизотропия. 119
Глава 5. ДИСПЕРСИЯ, ПОГЛОЩЕНИЕ И РАССЕЯНИЕ СВЕТА.. 120
5.1 ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА.. 120
5.2. Рассеяние света.. 121
5.2.1. Рассеяние света. 121
5.2.2. Практическое значение явления рассеяния света. 122
5.3. Дисперсия света.. 122
5.3.1. Дисперсия света. 122
5.3.2. Введение в классическую теорию дисперсии. 123
5.3.3. Влияние дисперсии на распространение световых волн. Групповая скорость. 126
5.3.4. Групповая скорость. 127
приложения.. 129
Приложение 1. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА.. 129
Закон отражения света. 129
Закон преломления. 129
Отклонение луча в призме. 130
Полное внутреннее отражение. 131
Линзы.. 131
Приложение 2. ФОРМУЛЫ ФРЕНЕЛЯ.. 133
Приложение 3. Свет в движущихся системах отсчета. Эффект Доплера для световых волн.. 137
Эффект Доплера. 137
Явление Доплера при больших скоростях. 138
Приложение 4. Распространение света в оптическом волокне 139
Уравнение эйконала. 139
Распространение света в среде с переменным показателем преломления, т. е. в неоднородной среде. 140
Распространение света в оптическом волокне при любых отклонениях луча от оси. 142
ЛИТЕРАТУРА.. 143
Раздел четвертый. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА
ВВЕДЕНИЕ
Оптикой называется раздел физики, занимающийся изучением природы света, закономерностей его испускания, распространения и взаимодействия с веществом.
Если в условиях задачи длину волны света 
можно считать стремящейся к нулю, то применимы законы геометрической оптики. В противном случае применяется волновая оптика, основы которой стали складываться в начале 19 века. Волновая оптика, объяснила явления интерференции, дифракции, поляризации, дисперсии. Изучение явлений теплового излучения, фотоэффекта, эффекта Комптона привело к созданию квантовой теории света.
Некоторые вопросы геометрической оптики рассмотрены в приложении данной работы. Квантовая оптика подробно рассматривается в пятой части курса лекций по физике, написанных авторами. Тема настоящего учебного пособия – волновая оптика. Подробно рассматриваются вопросы классической волновой оптики (интерференция, дифракция, поляризация, дисперсия), а также различные приложения этих явлений для техники связи.
Глава 1. ФОТОМЕТРИЯ
1.1. ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
Область исследованных электромагнитных волн составляют волны длиной от тысячи километров до коротковолнового гамма-излучения и космических лучей. Различные участки этого спектра обладают разными свойствами, по-разному распространяются и проявляют себя. Наиболее длинноволновые (низкочастотные) излучения могут быть обнаружены с помощью механических резонаторов и электромагнитных колебательных контуров. Полоса спектра с длинами волн от 3,8·10-7 м до 7,6·10-7 м способна оказывать воздействие на наш глаз. Коротковолновые (например, рентгеновское или гамма-излучения) способны вызывать фотоэффект или ионизацию газов, что и используется в регистрирующих устройствах высокочастотных излучений.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
Основные порталы (построено редакторами)