1 Геометрическая оптика 2 Волновая оптика 3 Квантовая

1. Геометрическая оптика 2. Волновая оптика 3. Квантовая оптика Оптика

Оптика Природа света Явления Геометрическая Не рассматривается Распространение Преломление Отражение Волновая Свет – ЭМВ Интерференция Дифракция Дисперсия Поляризация Квантовая Свет – поток фотонов Эффект Комптона Давление света Фотоэффект Тепловое излучение Химическое действие света Излучение света Поглощение света Рассеяние

Законы геометрической оптики В прозрачной однородной среде свет распространяется равномерно и прямолинейно. 2. Световые лучи не взаимодействуют друг с другом. 3. Закон отражения: угол падения светового луча равен углу отражения. 4. Закон преломления: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред и называется относительный показатель преломления. 1.

Волновая оптика 1. интерференция света 2. дифракция света 3. поляризация света 4. дисперсия

1666 г. Исаак Ньютон Дисперсия – явление разложения белого света на составляющие, при прохождении его через преломляющую призму (зависимость скорости света в веществе от длины волны).

Волновая оптика основывается на принципе Гюйгенса (1678 г): каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени. Принцип Гюйгенса позволяет анализировать распространение света и вывести законы отражения и преломления. Принцип Гюйгенса даёт объяснение распространения волн, согласующееся с законами геометрической оптики, но не объясняет явлений дифракции. О. Ж. Френель (1815 г) дополнил принцип Гюйгенса, введя представление о когерентности элементарных волн и их интерференции: результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

1802 г. Томас Юнг (1773 -1829) Интерференция (inter – взаимно, ferio – ударяю) - явление устойчивого перераспределения световой энергии в пространстве в результате сложения двух или нескольких световых лучей. Впервые измерил длины волн в областях видимого спектра.

Условия наблюдения интерференции: 1. Световые лучи одной частоты; 2. Лучи преимущественно одного направления; 3. Волны поляризованы в одной и той же плоскости ; 4. Лучи когерентны (разность фаз между лучами в рассматриваемой точке не должна меняться с течением времени). Все источники света (кроме лазера) дают некогерентный свет. Для получения когерентных волн существует несколько способов: способ Юнга, зеркало Ллойда, бипризма Френеля, тонкие пленки и др.

Схема опыта Юнга 1802 г.

Интерференция в тонких пленках Когерентные волны возникают при отражении света от передней и задней поверхностей тонких пленок (масляные пленки и пленки жира на воде, крылья насекомых, мыльные пузыри). Интерференционная картина зависит от толщины пленки, что позволяет измерять толщину пленки с точностью до 0, 1 мкм. Морфо Пелеида или Голубой морфо

Кольца Ньютона В зеленом и красном свете Схема получения

Применение интерференции: 1) проверка качества обработки поверхностей – несовершенство обработки определяется по искривлению интерференционных полос при отражении света от проверяемой поверхности. Интерферометры. 2) Просветление оптики – уменьшение отражения света от поверхности линзы в результате нанесения на нее специальной пленки. Объективы фотоаппаратов, кинопроекторов, перископы подводных лодок и др.

Дифракция - отклонение волн от прямолинейного распространения на резких оптических неоднородностях среды (огибание препятствий, проникновение света в область геометрической тени, отклонение от законов геометрической оптики). Условие наблюдение дифракции: размеры встречающихся на пути световой волны препятствий должны быть соизмеримы с длиной волны. Дифракционная картина, полученная на экране за различными преградами, представляет собой интерференционную картину.

Дифракция Фраунгофера Это дифракция в параллельных лучах Осуществляется на щели или дифракционной решетке.

Дифракция на 2 -х щелях

Дифракционная решетка – плоская пластинка, на которой расположен ряд параллельных равноотстоящих щелей. Дифракционная картина в результате прохождения света сквозь дифракционную решетку Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке

Применение дифракционных решеток 1) определение длин световых волн – рентгеновская спектроскопия. 2) Для анализа спектрального состава сложного излучения – рентгеноструктурный анализ.

Поляризация Следствием теории Максвелла является поперечность световых волн: векторы напряженностей электрического и магнитного полей волны взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости распространения волны

Поляризованным называется свет, световой вектор которого изменяет свою величину и направление по определенному закону. а) естественный, б) частично поляризованный, в) плоскополяризованный

1809 г. Этьен Луи Малюс (1775 — 1812) французский инженер, физик и математик Свет последовательно пропускался через две одинаковые пластинки из турмалина (прозрачное кристаллическое вещество зеленоватой окраски). Пластинки могли поворачиваться друг относительно друга на угол ϕ - закон Малюса

В начале XIX века, когда Т. Юнг и О. Френель развивали волновую теорию света, природа световых волн была неизвестна. Еще в 1669 г было обнаружено, что кристалл исландского шпата (Ca. CO 3) раздваивает проходящие через него лучи. Это явление получило название двойного лучепреломления.

У многих кристаллов поглощение света сильно зависит от направления электрического вектора в световой волне. Это явление называют дихроизмом. Этим свойством, в частности, обладают пластины турмалина, использованные в опытах Малюса. Поляроиды можно считать идеальными поляризационными фильтрами.

Свет – электромагнитная волна Плоская Монохроматическая Плоскополяризованная Бегущая – переносит энергию

Опыт, схема и результат которого изображены на рисунке, позволяет продемонстрировать … 1. дифракцию электронов 2. интерференцию электронных пучков 3. фотоэффект (выбивание электронов светом из металла) 4. возникновение наведенной радиоактивности

Волновые свойства электрона обнаруживаются в явлениях … дифракции электронного пучка на кристаллической решетке возникновения интерференционной картины при прохождении электронного пучка через две близкие щели термоэлектронной эмиссии (испускания электронов поверхностью нагретого металла) возникновения изображения, рисуемого электронным лучом на экране кинескопа