32. Дифракция света

• огибание светом препятствий

• проявление волновой природы света

• дифракция от: а) тонкой проволочки; б) круглого отверстия; в) круглого экрана

• принцип Гюйгенса-Френеля: волновая поверхность представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции

Дифракция Фраунгофера на одиночной щели Параллельный пучок монохроматического света падает нормально на непрозрачную преграду, (рисунок 6.4.1), в котором прорезана узкая щель ВС, имеющая постоянную ширину   и длину  . Условие   позволяет рассматривать эту щель, как узкую щель бесконечной длины. В соответствии с принципом Гюйгенса – Френеля точки щели являются вторичными источниками волн, колеблющимися в одной фазе, так как плоскость щели совпадает с фронтом падающей волны.  При дифракции Фраунгофера  на одной щели для дифракционной картины на экране наблюдений имеем: условие минимума:  ;  условие максимума:  , где    Угловая ширина центрального максимума,  , равна   

Дифракционной решеткой называется совокупность большого числа узких одинаковых, отстоящих друг от друга на одно и то же расстояние, щелей  (рисунок 6.4.2). Расстояние d между серединами соседних щелей называется периодом решетки. Период решетки равен сумме ширины щели а и расстояния между щелями b, т.е.  . Решетка также характеризуется числом штрихов на единицу длины  , где   N – полное число штрихов в решетке,   – длина решетки.

• Условие для главных максимумов дифракционной картины от дифракционной решетки   , где  Между соседними главными максимумами лежат прежний минимум и   добавочный минимум, гдеN – число щелей в решетке. Эти минимумы возникают в тех направлениях, для которых колебания от всех щелей взаимно гасят друг друга, т.к. сложение амплитуд колебаний от отдельных щелей векторное. Условия прежнего минимума  . Условия для добавочных минимумов имеет вид:  ,   где  . Положение главных максимумов зависит от длины волны  . Поэтому при пропускании через решетку белого света все максимумы, кроме центрального, разложатся в спектр, фиолетовый конец которого обращен к центру дифракционной картины, красный расположен дальше от центра, чем фиолетовый. Центральный максимум будет белого цвета.

Дифракционный спектр образуется при прохождении света через дифракционную решетку. Он зависит от размера ячейки решетки. Чем меньше размер решетки, тем больше преломляется свет и становится более заметен дифракционный спектр, видимое глазом

разложение света на основные цвета.

33. Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является различие скоростей распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе — оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета). Обычно, чем больше частота световой волны, тем больше показатель преломления среды для неё и тем меньше скорость волны в среде:

• у света красного цвета скорость распространения в среде максимальна, а степень преломления — минимальна,

• у света фиолетового цвета скорость распространения в среде минимальна, а степень преломления — максимальна.

Для дифракционного спектра возможно наложение спектров разных порядков друг на друга. Для призматического спектра понятие порядка отсутствует - он всегда один. Значит, что получается для дифракционной решётки: свет определённой длины волны может отражаться от неё под НЕСКОЛЬКИМИ углами, для которых выполняется условие дифракции d (sin a + sin b) = ml. m - это и есть порядок спектра, a, b - углы паающего и отражённого луча к нормали, d - шаг решётки. Так что под одним и тем же укглом может отразиться свет РАЗНОЙ длины волны. Для призмы угол преломления ОДНОЗНАЧНО связан с геометрией призмы и свойствами материала, наложение цветов там невозможно.

34. Поляризация света - Возникает, когда свет под определенным углом падает на поверхность, отражается и становится поляризованным. Поляризованный свет также свободно распространяется в пространстве, как и обычный солнечный свет, но преимущественно в двух направлениях - горизонтальном и вертикальном. «Вертикальная» составляющая приносит глазу человека полезную информацию, позволяя распознавать цвета и контраст. А "горизонтальная" составляющая создает "оптический шум" или блеск.

• поляризация – колебания в волне происходят только в одной плоскости

• поляризация может быть только у поперечных волн

• электромагнитные волны поперечны: вектора электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно скорости волны и друг другу

• в свете естественных источников присутствуют колебания во всех плоскостях

• поляризованный свет – свет, у которого вектор электрического поля колеблется только в одной плоскости

• только лазер излучает поляризованный свет

• поляроид – вещество, пропускающее свет только с определенным направлением вектора электрического поля (все остальные поглощаются)

• два скрещенных поляроида полностью не пропускают свет

35. Планетарная модель атома, или модель Резерфорда, - историческая модель строения атома, которую предложил Эрнест Резерфорд в результате эксперимента с рассеиванием альфа-частиц. По этой модели атом состоит из небольшого положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, вокруг которого движутся электроны, - подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца. Планетарная модель атома соответствует современным представлениям о строении атома с учётом того, что движение электронов имеет квантовый характер и не описывается законамиклассической механики. Исторически планетарная модель Резерфорда пришла на смену «модели сливового пудинга» Джозефа Джона Томсона, которая постулирует, что отрицательно заряженные электроны помещены внутрь положительно заряженного атома.

Постулаты Бора — основные допущения, сформулированные Нильсом Бором в 1913 году для объяснения закономерностилинейчатого спектра атома водорода и водородоподобных ионов (формула Бальмера-Ридберга) и квантового характера испускания и поглощения света. Бор исходил из планетарной модели атома Резерфорда.

• Атом может находиться только в особенных стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

• Электрон в атоме, не теряя энергии, двигается по определённым дискретным круговым орбитам, для которых момент импульса квантуется:  , где   —натуральные числа, а   — постоянная Планка. Пребывание электрона на орбите определяет энергию этих стационарных состояний.

• При переходе электрона с орбиты (энергетический уровень) на орбиту излучается или поглощается квант энергии  , где   — энергетические уровни, между которыми осуществляется переход. При переходе с верхнего уровня на нижний энергия излучается, при переходе с нижнего на верхний — поглощается.

Используя данные постулаты и законы классической механики, Бор предложил модель атома, ныне именуемую Боровской моделью атома^[1]. В дальнейшем Зоммерфельд расширил теорию Бора на случай эллиптических орбит. Её называют моделью Бора-Зоммерфельда.

36. Гипо́теза Пла́нка — гипотеза, выдвинутая 14 декабря 1900 года Максом Планком и заключающаяся в том, что при тепловом излучении энергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями). Каждая такая порция-квант имеет энергию  , пропорциональную частоте ν излучения:

где h или   — коэффициент пропорциональности, названный впоследствии постоянной Планка.