ОПТИКА Учение о физических явлениях связанных с распространением

ОПТИКА Учение о физических явлениях, связанных с распространением коротких электромагнитных волн (10 -5 – 10 -7 м)

Шкала электромагнитных волн

О природе света корпускулярная теория: свет представляет собой поток частиц (корпускул), которые испускаются источником света. Эти частицы движутся в пространстве и взаимодействуют с веществом по законам механики. И. Ньютон 1672 г.

О природе света n волновая теория: свет представляет собой упругие продольные волны в особой среде, заполняющей все пространство - светоносном эфире. n Распространение этих волн описывается принципом Гюйгенса: Каждая точка эфира, до которой дошел волновой процесс, является источником элементарных вторичных сферических волн, огибающая которых образует новый фронт колебаний эфира

О природе света n 1865 г. Максвелл пришел к выводу: свет - электромагнитная волна n Согласно современным представлениям, свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу. В одних явлениях свет обнаруживает свойства волн, а в других - свойства частиц. Волновые и квантовые свойства дополняют друга:

Геометрическая оптика раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах.

Основные законы оптики Закон прямолинейного распространения света: В однородной среде свет распространяется по прямым линиям. n Закон независимости световых пучков: Световой поток можно разбить на отдельные световые пучки. Действие этих пучков оказывается независимым, т. е. суммарный эффект представляет собой сумму вкладов каждого светового пучка в отдельности. n

Основные законы оптики n Закон отражения света: Луч падающий, нормаль к отражающей поверхности и луч отраженный лежат в одной плоскости, причем углы между лучами и нормалью равны между собой

Основные законы оптики n Закон преломления света. (Снелл, (Снеллиус)) n Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела. Угол падения и n 1 — показатель преломления среды, из которой свет угол преломления падает на границу раздела; α 1 — угол падения света — угол между падающим на связаны между собой поверхность лучом и нормалью к поверхности; соотношением: n 2 — показатель преломления среды, в которую свет попадает, пройдя границу раздела; α 2 — угол преломления света — угол между прошедшим через поверхность лучом и нормалью к поверхности.

Показатель преломления Показа тель преломле ния вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде . Отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления при переходе луча из среды A в среду B называется относительным показателем преломления для этой пары сред.

Интерференция волн. n Волны называются когерентными, если разность их фаз остается постоянной во времени. (когерентными могут быть лишь волны, имеющие одинаковую частоту) n Интерференцией волн называется явление наложения волн, при котором происходит их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление – в других.

Интерференция волн, полученных от одного источника за счет дифракции

Интерференция света в тонких плёнках

Дифракция. n эффект распространения волн при прохождении через щель в преграде, или огибания волнами препятствий

Дифракция Френеля n Дифра кция Френе ля - дифракционная картина, которая наблюдается на небольшом расстоянии от препятствия, по условиям, когда основной вклад в интерференционную картину дают границы экрана.

Дифракция Фраунгофера n Дифракция Фраунгофера — случай дифракции, при котором дифракционная картина наблюдается на значительном расстоянии от отверстия или преграды

Дифракционная решётка n Дифракционная решетка представляет собой систему одинаковых щелей, разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками. n Если ширина каждой щели равна a, а ширина непрозрачных участков между щелями b, то величина d = a + b называется периодом дифракционной решетки.

Виды дифракционных решёток n Отражательные: Штрихи нанесены на зеркальную (металлическую) поверхность, и наблюдение ведется в отраженном свете n Прозрачные: Штрихи нанесены на прозрачную поверхность (или вырезаются в виде щелей на непрозрачном экране), наблюдение ведется в проходящем свете.

Дифракция рентгеновских лучей соотношение Вульфа-Брегга:

Голография n Голография - особый способ записи и последующего восстановления изображения предмета, основанный на регистрации интерференционной картины.

Поляризация света n Поляризованным называется свет, в котором направления колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом. n В естественном свете колебания различных направлений быстро и беспорядочно сменяют друга.

Поляризатор и анализатор n Поляризатор - устройство для получения полностью или частично поляризованного оптического излучения из излучения с произвольными поляризационными характеристиками n Анализатор - поляризатор, предназначенный для определения состояния поляризации света

Закон Малюса (1810 г. ) n зависимость интенсивности линейнополяризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора: n где I 0 — интенсивность падающего на поляризатор света, I — интенсивность света, выходящего из поляризатора.

Закон Брюстера (1815 г. ) n Закон Брюстера: если световой луч падает на поверхность диэлектрика под углом Θ, тангенс которого равен показателю преломления (угол Брюстера), то свет, отражённый от поверхности диэлектрика, полностью поляризован. угол падения, при котором

Двойное лучепреломление n Упавший на кристалл луч разделяется внутри кристалла на два луча, распространяющиеся с разными скоростями и в разных направлениях Кристаллы Одноосные Двуосные

Вращение плоскости поляризации n Вещества, вызывающие поворот плоскости поляризации, называются оптически активными.

Дисперсия света

Поглощение света n Поглощение света (абсорбция) - уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через материальную среду, за счёт процессов его взаимодействия со средой.