Взаимодействие электрического и магнитного поля На проводник с

Взаимодействие электрического и магнитного поля На проводник с током со стороны магнитного поля действуют силы. Так как электрический ток- направленное движение зарядов, то следует что магнитное поле действует с некоторой силой на всякий движущийся в этом поле заряд. Сила, действующая на проводник, есть результирующая всех сил, действующих на движущиеся в нём носители тока. Сила действующая на всякий заряд , движущийся в магнитном поле называется силой Лоренца Лоренц

Основные положения теории Максвелла. Уравнение Максвелла в интегральной форме. По закону Фарадея в витке возникает ЭДС индукции. Согласно своему определению ЭДС характеризует работу, совершаемую стороннми силами по всему замкнутому контуру (витку), т. е. E= , -где Е представляет собой напряженность сторонних сил, создающих индукционный ток. Виток замкнут и однороден, поэтому силовые линии электрического поля тоже должны быть замкнутыми, т. е. индуцированное в проводнике электрическое поле является вихревым.

Основные положения теории Максвелла. Уравнение Максвелла в интегральной форме. Ø Первое положение Максвелла: всякое изменяющееся во времени магнитное поле порождает вокруг себя вихревое электрическое поле. Таким образом, напряженность сторонних сил в законе Фарадея есть напряжённость электрического поля, порождённого переменным магнитным полем

Основные положения теории Максвелла. Уравнение Максвелла в интегральной форме. ØВторое положение Максвелла: всякое изменение электрического поля вызывает появление вихревого магнитного поля. Так как магнитное поле есть основной обязательный признак всякого тока, то Максвелл назвал переменное электрическое поле током смещения, в отличие от обычного тока в проводниках, который представляет собой направленное движение зарядов и далее будет называться током проводимости Плотность которого в каждой точке пространства равна скорости изменения вектора смещения в этой точке.

Основные положения теории Максвелла. Уравнение Максвелла в интегральной форме. Уравнения Максвелла в интегральной форме Эта система уравнений описывает все классические (неквантовые) электромагнитные явления. выражает закон индукции Фарадея Обобщённая теорема о циркуляции напряженности магнитного поля. Теорема Гаусса для поля D. Если заряд распределен внутри замкнутой поверхности непрерывно с объемной плотностью ρ Теорема о потоке: поток магнитной индукции через любую замкнутую поверхность S равен нулю

Основные положения теории Максвелла. Уравнение Максвелла в интегральной форме. Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрического и магнитного полей. Это связано с тем, что в природе существуют электрические заряды, но нет зарядов магнитных. Для стационарных полей (E=const и B=const) уравнения Максвелла примут вид: т. е. источниками электрического поля в данном случае являются только электрические заряды, источниками магнитного – только токи проводимости. В данном случае электрические и магнитные поля независимы друг от друга, что и позволяет изучать отдельно постоянные электрические и магнитные поля.

Основные положения теории Максвелла. Уравнение Максвелла в интегральной форме. Величины, входящие в уравнения Максвелла, не являются независимыми и между ними существует следующая связь (изотропные несегнетоэлектрические и неферромагнитные среды): Где и – соответственно электрическая и магнитная постоянная, ε и μ – соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемость, – удельная проводимость вещества.

Развитие взглядов на природу света. Законы преломления и отражения световых волн. Полное внутреннее отражение §Первая стройная теория света была разработана И. Ньютоном в конце 17 века. Ньютон считал, что свет – это поток мельчайших частиц – корпускул, поэтому его теория получила название корпускулярной. §Одновременно с ним Гук и Гюйгенс развивали волновую теорию §Лишь позднее была предложена гипотеза о существовании особой среды, заполняющей всю Вселенную, - эфира. §Успехи волновой теории связаны с работами Юнга, Френеля и Пуассона. Работы этих исследователей позволили объяснить такие явления как интерференция и дифракция света. §Д. Максвелл установил, что свет – это электромагнитные волны. §были установлены закономерности излучения света атомами и открыт фотоэффект §Луи де Бройль высказал гипотезу о всеобщем дуализме материи: каждая частица обладает волновыми свойствами, и каждой волне могут быть приписаны определенная масса и импульс

Развитие взглядов на природу света. Законы преломления и отражения световых волн. Полное внутреннее отражение принцип Гюйгенса: каждая точка среды, до которой дошел волновой фронт, становится источником вторичных колебаний так, что положение волнового фронта в любой последующий промежуток времени находится как огибающая этих вторичных возбуждений. Волновым фронтом - поверхность, соединяющая точки, колебания в которых имеют одинаковые фазы Пусть на границу раздела двух сред падает плоский волновой фронт АВ. В момент, когда его левый край достигнет точки А, в среде 2 вокруг этой точки начнет образовываться сферическая волна. Правый край фронта подойдет к границе раздела через время t =BD/c, где с – скорость распространения света в среде 1. За это время сферическая волна из точки А успеет распространиться на рассто-яние АС=vt (v – скорость распространения света в среде 2. BAD = и АDC = как углы с взаимно перпендикулярными сторонами , следует

Развитие взглядов на природу света. Законы преломления и отражения световых волн. Полное внутреннее отражение üСуществует предельное значение угла преломления, т. к. синус не может быть больше единицы. Угол падения, который соответствует этому углу преломления называется предельным. При дальнейшем увеличении угла падения свет не проходит в среду 1, испытывая полное внутреннее отражение. Вторичная волна распространяется в той же среде (рис. 39). Треугольники ACD и ABD равны, т. к. сторона AD - общая, а АВ = СD =ct, где как и прежде t – время распространения волнового фронта от точки С до точки D. Из равенства треугольников следует, что CAD = ABD, как углы с взаимно перпендикулярными сторонами, но CAD = и ABD = и , т. е. угол падения равен углу отражения.

Развитие взглядов на природу света. Законы преломления и отражения световых волн. Полное внутреннее отражение v. Блеск многих природных кристаллов , а в особенности — огранённых драгоценных и полудрагоценных камней объясняется полным внутренним отражением, в результате которого каждый вошедший в кристалл луч образует большое количество достаточно ярких вышедших лучей, окрашенных в результате дисперсии. v. Блеск алмазов , выделяющий их из прочих драгоценных камней, также определяется этим феном. Из-за высокого коэффициента преломления (n ≈ 2) алмаза оказывается большим и число внутренних отражений, которые претерпевает луч света с меньшими потерями энергии, по сравнению со стеклом и другими материалами с меньшим показателем преломления.

Когерентность. Получение когерентных источников света. Оптическая длина пути. Явление интерференции Интерференцией сложение волн от двух или нескольких источников, когда в результате сложения нарушается принцип суперпозиции интенсивностей

Когерентность. Получение когерентных источников света. Оптическая длина пути. Явление интерференции Интерференционная картина или поле интерференции – распределение интенсивности в пространстве I (x, y, z)в результате интерференции. Рассмотрим простейший случай интерференции : q имеются два источника, порождающие сферические монохроматические волны одинаковой частоты . q амплитуды (A 1, A 2) q фазы и q результирующее возмущение равно q квадрат амплитуды равен q так как то

Когерентность. Получение когерентных источников света. Оптическая длина пути. Явление интерференции Какие условия необходимы для того чтобы при наложении волн возникала их интерференция? ü частоты интерферирующих волн должны быть одинаковы üВозмущения, если они имеют векторных характер, были направленны вдоль прямой üСкладываемое колебание происходят непрерывно в течении всего времени наблюдения.

Когерентность. Получение когерентных источников света. Оптическая длина пути. Явление интерференции Колебания , у которых одинаковые частоты, одинаковые направления и постоянная во времени разность фаз, называются когерентными Цуг волны- волна испущенная в результате отдельного акта излучения, имеет вид куска монохроматической волны Время когерентности - = 10 – 8 сек – время излучения цуга

Когерентность. Получение когерентных источников света. Оптическая длина пути. Явление интерференции Получение когерентных источников света. Для получения когерентных волн необходимо, чтобы они происходили из одного цуга. Это можно сделать лишь путем его деления. Для этих целей используются специальные приспособления: билинзы Бийе, бипризмы и бизеркала Френеля. Во всех случаях явление интерференции возможно если максимальная разность хода не превышает длину цуга L = c , где = 10 – 8 сек – время излучения цуга, т. е. L=3 м.

Когерентность. Получение когерентных источников света. Оптическая длина пути. Явление интерференции Если же источники когерентны, то при условии k(x 2 –x 1) = 2 n колебания дадут максимум суммарной амплитуды, а при k(x 2 –x 1) = (2 n-1) минимум. Учитывая, что k = 2 / , ( - длина волны ) то : (x 2 –x 1) = 2 n /2 - max (x 2 –x 1) = (2 n-1) /2 min. Это значит, что если разность хода интерферирующих волн равна четному числу полуволн, то получается максимум, а если нечетному – минимум интенсивности.

Билинзы Бийе Собирающая линза, разрезанная по диаметру пополам, обе половинки которой раздвигаются. Прорезь закрывается непрозрачным экраном. На билинзу похожи на опыт Юнга различия заключаются только в способе формирования вторичных источников. Если изменить характер сдвига половинок билинзы, с перпендикулярного оптической оси на смещение вдоль нее, то вид интерференционной картины изменится. Такое расположение частей линзы используется в опыте Меслина. направляется свет от щели S, параллельной плоскости разреза. В точках S 1 и S 2 получаются действительные изображения щели S. Лучи проходящие через них, дальше перекрываются (заштрихованная область на рисунке), образуя интерференционную картину. Опыты по получению интерференционной картины с помощью билинзы Бийе

Бипризма Френеля В данном интерференционном опыте Френель разделяет исходную световую волну на две, используя призму с углом при вершине, близким к 180 Источником света служит ярко освещённая узкая щель S, параллельная преломляющему ребру бипризмы. Здесь образуются два близких мнимых изображения S 1 и S 2 источника S, так каждая половина бипризмы отклоняет лучи на небольшой угол

Когерентность. Получение когерентных источников света. Оптическая длина пути. Явление интерференции ОПТИЧЕСКАЯ ДЛИНА ПУТИ между точками А и В прозрачной среды - расстояние, на которое свет (оптич излучение) распространился бы в вакууме за то же время, за какое он проходит от А до В в среде. Свет проходит через ряд областей, заполненных веществами с показателями преломления и Скорости распространения света в этих областях равны и Найдём промежуток времени необходимый для распространения электромагнитного возмущения от источника до данной точки - Оптическая длина пути