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
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
Тульский государственный университет
Кафедра физики
А.
М.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическии занятиям
по дисциплине
ФИЗИКА
Оптика и квантовая физика
Тула 2017
Методические указания к практическим занятиям составлены доц. А. и асс. М., обсуждены на заседании кафедры физики ЕНИ
протокол от " " 2017 г.
Зав. кафедрой физики ___________ Р. Н. Ростовцев
Методические указания пересмотрены и утверждены на заседании кафедры физики ЕН института
протокол № ___ от «____» ________ 200_ г.
Зав. кафедрой физики ___________ Р. Н. Ростовцев
1. Цели и задачи практических занятий:
а) Изучение основных физических явлений и идей, овладение фундаментальными понятиями, законами и теориями современной и классической физики, а также методами физического исследования.
б) Формирование научного мировоззрения и современного физического мышления.
в) Овладение приемами и методами решения конкретных задач из различных областей физики.
Объём и сроки выполнения данного вида работ соответствуют учебным планам студентов дневной формы обучения инженерных направлений.
2. План занятий.
1. Разбор вопросов студентов по домашнему заданию.
2. Решение типовых задач на доске.
3. Самостоятельное решение студентами некоторых задач на занятии и подведение итогов.
4. Формулировка домашнего задания.
3. Темы занятий.
1. Интерференция света.
2. Дифракция света.
3. Поляризация света. Фотон. Фотоэффект и эффект Комптона.
4. Контрольная работа из 4 задач по темам, рассмотренным на первых трех занятиях.
5. Законы теплового излучения. Волны де Бройля. Волновая функция.
6. Стационарное уравнение Шредингера. Микрочастица в прямоугольной потенциальной яме. Одномерный гвантовый гармонический осциллятор. Спектральные серии атома водорода.
7. Заполнение электронных оболочек атомов. Расчет средних величин. Закон радиоактивного распада.
8. Контрольная работа из 4 задач по темам, рассмотренным на 5-7 занятиях.
Занятие 1.
Интерференция света.
Рассмотрим две бесконечные параллельные нити 
и 
на расстоянии 
друг от друга (рис.1), которые создают переменные электрические поля с одинаковой циклической частотой w:
и 
, (1.1)
где 
и 
амплитуды, а 
и 
начальные фазы колебаний. Такие нити являются источниками цилиндрических электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве со скоростью света. В точке А на экране, удаленном на расстояние 
от источников, наложатся две волны с разными фазами 
и 
:
и 
, (1.2)
где 
– волновое число, 
– длина волны в вакууме, 
– показатель преломления среды.
Если разность фаз колебаний 
и 
в точке А не зависит от времени, т. е. 
, то такие волны называются когерентными и на экране вблизи оси симметрии О будет наблюдаться интерференционная картина – чередующиеся полосы освещенности.
При различных значениях разности фаз могут возникать светлые полосы (условие максимума) или темные полосы (условие минимума).
Условие максимума 
(1.3)
Условие минимума 
, (1.4)
где 
– порядок максимума.
Часто в задачах волновой оптики рассматривают случай, когда начальная фаза колебаний источников одинакова. В этом случае выражение для разности фаз колебаний в точке А упрощается:
(1.5)
где 
(1.6)
называется оптической разностью хода двух волн.
Подставляя (1.5) в (1.3) и (1.4) можно получить условия максимума и минимума в другом виде:
Условие максимума 
. (1.7)
Условие минимума 
. (1.8)
Частным случаем интерференционной задачи является схема Юнга (рис.1), отличие которой от других заключается только в том, что расстояние до экрана намного больше растояния между источниками 
и расчет разности хода (1.6) упрощается:
(1.9)
Подставляя (1.9) в (1.7) можно вычислить координату светлой полосы на экране:
(1.10)
где 
номер светлой полосы. Полоса с номером 
называется центральной.
Характеристикой интерференционной схемы Юнга является ширина полосы или расстояние между соседними светлыми или темными полосами с номерами m и m + 1
(1.11)
Вторым частным случаем интерференции двух волн является интерференция в тонких пленках, когда в результате отражения от двух поверхностей пленки образуется две когерентные волны.
Если волна падает на тонкую плоскопараллельную пластину толщины 
под углом a, то отраженные от двух поверхностей под тем же углом a волны будут параллельны и сфокусированные хрусталиком, будут интерферировать на сетчатке глаза. Такой случай называется интерференцией равного наклона. Используя закон преломления и отражения, можно рассчитать разность хода отраженных от пластины лучей:
, (1.12)
где – показатель преломления пластины.
При отражении от границы с оптически более плотным веществом волна скачком меняет свою фазу на p, что эквивалентно приобретению дополнительного оптического хода 
.
Различное сочетание показателей преломления 
и 
сред, разделенных пластиной с показателем преломления 
, может привести к двум вариантам выражения (1.12).
1) Второе слагаемое отсутствует в случае 
и 
или 
и 
(например тонкая пленка бензина на поверхности жидкости, или тонкая пленка, напыленная на объектив фотоаппарата)
2) Второе слагаемое присутствует в случае , и (пример: мыльная пленка в воздухе) или и (пример: тонкий воздушный зазор между двумя стеклянными пластинами).
Если угол падения на пластину равен a = 0, то выражение для разности хода (1.12) упрощается:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
Основные порталы (построено редакторами)