Хвильова і квантова оптика. 1. Розвиток поглядів на природу світла

.

1. Розвиток поглядів на природу світла. Тривалий час паралельно існувало дві теорії: хвильоватеорія Гюйгенса (згідно з якою світло є потоком механічних хвиль) і корпускулярна теорія Ньютона (згідно з якою світло є потоком частинок - корпускул). В другій половині ХІХ ст.. Дж. Максвел довів, що світло – це електромагнітні хвилі. А в 1905р. Ейнштейн пояснюючи явище фотоефекту знову повернувся до квантової теорії світла, довівши, що світло випромінюється, поширюється і поглинається окремими порціями – квантами. Тому на початку ХХ ст.. вчені прийшли до висновку, що світло має двоїсту природу (корпускулярно-хвильовий дуалізм): в одних випадках веде себе як електромагнітні хвилі, в інших як потік частинок – фотонів

2. Корпускулярно-хвильовий дуалізм – прояв у природі одного і того самого об’єкта залежно від умов експерименту як корпускулярних, так і хвильових властивостей.

Корпускулярно-хвильовий дуалізм є універсальною властивістю не тільки світла, а й будь-яких матеріальних об’єктів (в мікросвіті він властивий як для поля –електромагнітні хвилі, так і для речовини – елементарні частинки, тобто «стирається» межа між речовиною і полем)

3. Світло – це електромагнітні хвилі в діапазоні частот або в діапазоні довжин хвиль (відповідно від фіолетового до червоного кольору)

4. Джерело світла – тіло або пристрій, що перетворює будь-який вид енергії в електромагнітну енергію оптичного діапазону.

5. Класифікація джерел випромінювання

Ø За механізмом випромінювання: теплові і люмінесцентні.

Ø Точкові (джерела світла розмірами яких можна знехтувати в порівнянні з відстанню до освітлюваного об’єкта) і протяжні

Ø Природні і штучні

6. Приймачі світла – тіло або пристрій, що виявляє або вимірює світлове випромінювання.

7. Поглинання світла – зменшення енергії світлової хвилі, яке відбувається в міру проникнення її вглиб речовини.

8. Прозоре середовище – середовище в якому світло може поширюватись на значні відстані мало ослаблюючись (поглинаючись).

9. Непрозоре середовище - середовище, в якому світло не може поширюватись на значні відстані внаслідок інтенсивного поглинання світлової енергії речовиною.

10. Інтерференція світла -додавання в просторі двох і більше хвиль, за якого відбуваєтьсяутворення в просторі незмінної з часом картини розподілу амплітуд результуючих коливань.

11. Когерентні хвилі – хвилі, що мають однакову частоту (довжину) і незмінну з часом різницю фаз в будь-якій точці простору.

12. Чому хвилі однакової довжини, що випромінюються різними джерелами світла не є когерентними? Для хвиль від двох незалежних джерел не можна добитись, щоб різниця фаз їх коливань була сталою, адже атоми джерел випромінюють світло незалежно один від одного.

13. Способи отримання когерентних джерел світла: всі способи базуються на тому, що світловий пучок, що йде від джерела світла, розбивають на два пучки, які перетинаються в просторі (світлові хвилі в них є когерентними, оскільки випромінюються одним і тим самим джерелом світла)

Ø Біпризма Френеля являє собою дві скляніпрозорі прямокутні призми з дуже малими кутами заломлення, які склеєні між собою вузькими поверхнями. Світлові промені від джерела падають на призми, заломлюються в них і виходять з кожної призми світловим пучком, який «повертається до середини біпризми» поступово розширюючись. Якщо в області перетину таких пучків поставити екран, то можна спостерігати інтерференційну картину. Суть дії біпризми Френеля полягає в тому, що пучки світла, які виходять з призм можна розглядати як світлові пучки, що йдуть від точкових джерел світла

Ø Два плоских дзеркала розташованих під кутом близьким до 180⁰ Світлові промені від джерела падають на дзеркала, відбиваються від них і поширюються в просторі поступово розширюючись. Якщо в області перетину таких пучків поставити екран, то можна спостерігати інтерференційну картину. Суть дії системи з двох дзеркал полягає в тому, що відбиті пучки свфтла можна розглядати як світлові пучки, що йдуть від точкових джерел світла

14. Оптична довжина шляху -це величина, що визначається добутком фактичної довжини шляху світлової хвилі в даному середовищі (геометричної довжини) та абсолютного показника заломлення цього середовища

15. Умова мінімуму при інтерференції спостерігається в тому випадку, якщо оптична різниця ходу двох хвиль для даної точки простору дорівнює непарній кількості півхвиль

, де

В такому випадку хвилі приходять у дану точку простору у протифазі () і «гасять» одна одну.

16. Умова максимуму при інтерференції спостерігається в тому випадку, якщо оптична різниця ходу двох хвиль для даної точки простору дорівнює парній кількості півхвиль або цілому числу довжин хвиль

, де

В такому випадку хвилі приходять у дану точку простору в однаковій фазі () і амплітуда коливань подвоюється.

17. Інтерференція в тонких плівках спостерігається внаслідок того, що світлові промені відбиваються від верхньої і від нижньої поверхонь пластинки і як наслідок утворюється два паралельних когерентних пучка світла, які при накладанні дають інтерференційну картинку

18. Оптична різниця ходу променів при перпендикулярному падінні променів на плоско-паралельну пластинку. В такому випадку промінь, що відбивається від нижньої грані пластинки проходить на більшу оптичну відстань, крім того при відбитті від більш оптично густого середовища втрачається півхвилі для променя, що відбивається від верхньої грані, тому оптична різниця ходу променів рівна

Date: 2015-08-07; view: 330; Нарушение авторских прав