Сделай Сам Свою Работу на 5

Корпускулярные свойства света





ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ПО ОПТИКЕ 2016г

Волновая и геометрическая оптика.

Введение. Предмет оптики. Эволюция представлений об оптике. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. Уравнения электромагнитной волны. Свойства электромагнитных волн. Монохроматические и немонохроматические волны. Фазовая скорость электромагнитной волны. Излучение электромагнитных волн. Вибратор Герца. Энергия излучения вибратора. Диаграмма направленности. Спектральное разложение излучения (для затухающего осциллятора) и ширина спектральной линии. Квантовая модель излучения атома. Импульс и энергия фотона.

Рассмотрение вещества как сплошной среды при взаимодействии со светом.

Волновая и геометрическая оптика. Основные положения геометрической оптики. Принцип Ферма. Таутохронизм. Вывод закона отражения света и закона Снеллиуса из принципа Ферма. Явление полного внутреннего отражения. Ход лучей в плоско параллельной пластинке, в треугольной призме. Угол наименьшего отклонения призмы. Формула тонкой линзы (без вывода). Продольное и поперечное увеличение. Построение изображения, формируемого тонкой линзой. Хроматическая и сферическая аберрации в линзе.



Интерференция света

Интерференция света. Когерентные волны. Распределение интенсивности в интерференционной картине от 2-х точечных источников. Классические интерференционные схемы: схема Юнга, бипризма Френеля, зеркала Френеля, схема Ллойда, билинза Бийе. Влияние размеров источника. Пространственная когерентность. Влияние монохроматичности. Временнáя когерентность. Интерференция в тонких пленках и клине. Локализация полос интерференции. Кольца Ньютона. Стоячие электромагнитные волны. Метод Липпмана в цветной фотографии. Двухлучевые интерферометры и их применение. Критерий резкости интерференционных полос. Звездный интерферометр Майкельсона.Многолучевая интерференция. Эталон Фабри-Перо. Формула Эйри. Дисперсионная область. Дисперсия. Многослойные диэлектрические покрытия. Применение многолучевой интерференции.

Дифракция Френеля и Фраунгофера

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Векторная диаграмма. Зонная и фазовая пластинка. Дифракция Френеля на круглых препятствиях. Пятно Пуассона. Классификация явлений дифракции и геометрическая оптика. Дифракция Френеля на прямолинейном крае экрана. Уравнение спирали Корню. Дифракция Фраунгофера. Распределение интенсивности в дифракционной картине от одной щели. Дифракционная расходимость светового пучка. Наклонное падение лучей. Влияние размеров источника. Дифракция Фраунгофера на отверстии в экране, на прямоугольном отверстии, на круглом отверстии. Дифракция света на правильной структуре. Дифракционные решетки. Распределение интенсивности. Наклонное падение лучей на дифракционную решетку. Спектральные характеристики дифракционной решетки. Фазовые решетки. Эшелон Майкельсона. Характеристики спектральных приборов (интерферометры, призма, дифракционная решетка): дисперсия, разрешающая сила, область свободной дисперсии. Роль спектрального аппарата при анализе светового импульса. Дифракция на плоской и пространственной структурах. Формула Лауэ. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Бреггов. Голография. Голографирование плоской и сферической волн. Голограммы Френеля трехмерных объектов. Условия получения голограмм. Применение голографии.



Поляризованный свет

Поляризованный свет. Естественно - поляризованный, плоско-поляризованный, эллиптически поляризованный свет. Поляризатор. Степень поляризации. Закон Малюса.

Явления на границе раздела двух сред

Поляризация при преломлении и отражении света на границе двух диэлектриков. Коэффициенты отражения для перпендикулярной и параллельной компонент. Отражение и преломление света на границе двух сред. Формулы Френеля, их анализ. Угол Брюстера. Стопа Столетова. Фазовые соотношения между падающей и отраженной волнами.Явление полного внутреннего отражения. Отражение света от поверхности металла. Металлооптика.



Распространение света в анизотропных средах

Двойное лучепреломление, Э. Бартолинус=Расмус Бартолин (1669г.), исландский шпат. о- и е-лучи. Оптическая ось, главное сечение кристалла. Дихроизм. Тензор диэлектрической проницаемости, эллипсоид диэлектрической проницаемости в безразмерных координатах. Два круговых сечения эллипсоида. Сплющенный и вытянутый сфероиды. Двуосные и одноосные кристаллы. Плоские монохроматические волны в анизотропной среде. Лучевая и фазовая скорости. Вектора N и S. Соотношения между векторами D, E, B, N, S. Основные уравнения для E и D через N и S. Главные скорости и главные показатели преломления. Уравнения Френеля для фазовых и лучевых скоростей. Эллипсоид лучевых и волновых нормалей. Лучевые поверхности. Двуосные и одноосные кристаллы. Ход лучей в одноосных кристаллах. Лучевые и фазовые скорости о- и е-волн. Построение Гюйгенса для одноосных кристаллов.Поляризационные призмы и поляроиды. Призма Николя. Прохождение поляризованного света через кристаллическую пластинку. Четвертьволновая и полуволновая пластинки. Анализ поляризованного света. Интерференция поляризованного света: в параллельных (ортоскопия) и сходящихся (коноскопия) лучах, образование мальтийского креста. Искусственное двулучепреломление. Фотоупругость. Эффекты Керра, Коттон-Мутона, Поккельса.

Вращение плоскости поляризации

Оптически активные вещества. Вращение плоскости поляризации. Теория Френеля. Магнитное вращение плоскости поляризации (эффект Фарадея).

Дисперсия света

Дисперсия света. Классическая теория дисперсии. Теория Лорентца. Формула Зельмейера. Разрешающая способность призмы. Формула Лорентц-Лоренца. Удельная рефракция, молекулярная рефракция. Дисперсия вдали от линий поглощения. Аномальная дисперсия. Дисперсионная формула Коши. Понятие о квантовой теории дисперсии. Дисперсия в металлах. Дисперсия плазмы.

Рассеяние и поглощение света

Рассеяние света. Виды рассеяния. Теория Рэлея. Рассеяние Ми и рассеяние Мандельштама – Бриллюэна. Комбинационное рассеяние. Поглощение света. Закон Бугера – Ламберта – Бера. Насыщение поглощения при больших интенсивностях.

Тепловое излучение

Тепловое излучение. Основные характеристики излучения. Излучательная и поглощательная способность тела. Равновесное излучение. Закон Кирхгофа. Связь между излучательной способностью и объемной плотностью электромагнитной энергии. Абсолютно черное тело. Законы излучения абсолютно черного тела. Моды кубической полости. Формула Рэлея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Формула Планка. Закон смещения Вина. Закон Стефана-Больцмана. Коэффициенты Эйнштейна.Теория Эйнштейна и вывод формулы Планка. Прохождение света через среду, воздействие светового потока на заселенность уровней.

Лазеры

Лазеры. Принципы работы лазера. Инверсная заселенность. Схемы накачки. Свойства лазерного излучения. Типы лазеров: газовые, твердотельные, жидкостные; импульсные, непрерывные; перестраиваемые, на свободных электронах. Применение лазеров.

Корпускулярные свойства света

Корпускулярная природа света. Фотон. Импульс и энергия фотона. Фотоэффект. Законы Столетова. Формула Эйнштейна. Тормозное излучение, опыт Боте. Эффект Комптона. Корпускулярно – волновой дуализм.

 

ЛИТЕРАТУРА к разделу ОПТИКА

1. Савельев И.В., Курс общей физики т.2, Электричество и магнетизм. Волны. Оптика; т.3, Квантовая оптика, М., Наука, 1982 и позже;

2. Сивухин В.Д., Общий курс физики, т.4, Оптика, М., Наука, 1980 и позже; 751с.

3. Бутиков Е.И., Оптика, М., Высшая школа, 1986; 511 с.

4. Годжаев Н.М., Оптика, М., Высшая школа, 1977; 432 с.

5. Матвеев А.Н., Оптика, М., Высшая школа, 1985; 351 с.

6. Ландсберг Г.С., Оптика, М., Наука, 1976 и позже; 848 с.

7. Поль Р.В., Оптика и атомная физика, М., Наука, 1966; 552 с.

8. Борн М., Вольф Э., Основы оптики, М., Наука, 1970 и позже; 855 с.

9. Дитчберн Р., Физическая оптика, М., Наука, 1965; 636 с.

10. Иродов И.Е., Волновые процессы. Основные законы, 2000;

11. Горелик Г.С., Колебания и волны. М.,Физматлит: ISBN: 978-5-9221-0776-1, 2007:, 3-е изд., 656 с.

12. Ильичева Е.Н., Кудеяров Ю.А., Матвеев А.Н., Методика решения задач оптики, МГУ, 1981, 232 с

13. Курс физики, под редакцией Лозовского В.Н., СПб.: Издательство «Лань», 2001 и позже, т.1.

 

ПЛАН ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

 

1. Уравнения Максвелла.

2. Электромагнитные волны. Вектор Пойнтинга. Импульс и давление электромагнитной волны.

3. Геометрическая оптика. Закон отражения света. Закон преломления света (закон Снеллиуса). Полное внутреннее отражение. Плоские зеркала.

4. Плоско – параллельная пластинка, клин, призма. Тонкая линза.

5. Интерференция. Схема Юнга, бипризма Френеля, зеркала Френеля, схема Ллойда, билинза Бийе.

6. Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона.

7. Интерферометры. Многолучевая интерференция.

8. Дифракция Френеля. Зоны Френеля.

9. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка. Разрешающая сила оптических приборов.

10.Поляризованный свет. Закон Малюса. Формулы Френеля.

11.Кристаллооптика. Эллипсоид волновых нормалей. Лучевой эллипсоид. Построение Гюйгенса в одноосных кристаллах.

12.Интерференция поляризованных лучей.

13.Вращение плоскости поляризации. Искусственная анизотропия. Эффекты Керра, Фарадея.

14.Излучение абсолютно черного тела.

15.Дисперсия. Формула Зельмейера.

16.Зачетное занятие.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.