18)Интерференция света: условие когерентности световых волн, интерференция в тонких пленках, кольца Ньютона, длина световой волны, применение интерференции.

ответ: Условие когерентности световых волн. Атомы источников излучают свет независимо друг от друга отдельными «обрывками» (цугами) синусоидальных волн, имеющими обычно длину около метра. И такие цуги волн от обоих источников налагаются друг на друга. В результате амплитуда колебаний в любой точке пространства хаотично меняется со временем в зависимости от того, как в данный момент времени цуги волн от различных источников сдвинуты относительно друг друга по фазе. Волны от различных источников света некогерентны из-за того, что разность фаз волн не остается постоянной (исключение вантовые источники света)

Интерференция в тонких пленках. Интерференция света делает мыльный пузырь столь достойным восхищения. Когерентность волн, отраженных от наружной и внутренней поверхностей пленки, возникает из-за того, что они являются частями одного и того же светового пучка. Цуг волн от каждого излучающего атома разделяется пленкой на два цуга, а затем эти части сводятся вместе и интерферируют.

Кольца Ньютона. Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плосковыпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона.

Удовлетворительно объяснить, почему возникают кольца, Ньютон не смог. Удалось это Юнгу. Рассмотрим случай, когда волна определенной длины волны падает почти перпендикулярно на плосковыпуклую линзу (рис. 124). Волна 1 появляется к результате отражения от выпуклой поверхности линзы на границе сред стекло — воздух, а волна 2 — в результате отражения от пластины на границе сред воздух — стекло. Эти волны когерентны: они имеют одинаковую длину волны и постоянную разность фаз, которая возникает из-за того, что волна 2 проходит больший путь, чем волна 1. Если вторая волна отстает от первой на целое число длин волн, то, складываясь, волны усиливают друг друга.

Напротив, если вторая волнa отстает от первой на нечетное число полуволн, то колебания, вызванные ими, будут происходить в противоположных фазах, и волны погасят друг друга.

Если известен радиус кривизны R выпуклой поверхности линзы, то можно вычисмшть, на каких расстояниях от точки соприкосновения линзы со стеклянной пластиной разности хода таковы, что волины определенной длины волны 𝜆, гасят друг друга. Эти расстояния и являются радиусами темных колец Ньютона

Длина световой волны. В результате измерений было установлено, что для красного света λ = 8* м, а для фиолетового — 𝜆= 4 . м. Явление интерференции не только доказывает наличие у света волновых свойств, но и позволяет измерить длину волны.

Применение интерференции:

1. Проверка качества обработки поверхностей С помощью интерференции можно оценить качество обработки поверхности изделия с точностью до см. Для этого нужно создать тонкую клиновидную прослойку воздуха между поверхностью образца и очень гладкой эталонной пластиной. Тогда неровности поверхности размером до 10-6 см вызовут заметные искривления интерференционных полос, образующихся при отражении света от проверяемой поверхности и нижней грани.

2. "Просветление" оптики. На поверхность оптического стекла, например линзы, наносят тонкую пленку с показателем преломления , меньшим показателя преломления стекла

3. Интерферометры

19)Дифракция механических волн. Дифракция света. Дифракционная решетка

ответ: Дифракция.Отклонение от прямолинейного распространения волн, или огибание волнами препятствий — называется дифракцией. Дифракция присуща любому волновому процессу, так же как и интерференция. При дифракции происходит искривление волновых поверхностей у краев препятствий. От латинского слова difractus — разломанный.

Явление дифракции волн на поверхности воды можно наблюдать, если, например, поставить на пути волн экран с узкой щелью, размеры которой меньше длины волны (Рис А). Согласно принципу Гюйгенса так и должно быть. Вторичные источники в узкой щели располагаются столь близко друг к другу, что их можно рассматривать как один точечный источник.

Если же размеры щели велики по сравнению с длиной волны, то очень хорошо видно искривления волновой поверхности, в результате чего волна частично проникает и в пространство за экраном. Принцип Гюйгенса позволяет понять, почему происходит дифракция. Вторичные волны, испускаемые участками среды, проникают за края препятствия, расположенного на пути распространения волны.

Дифракция света. В непрозрачной ширме он проколол булавкой два маленьких отверстия В и С на небольшом расстоянии друг от друга. Эти отверстия освещались узким световым пучком, прошедшим через малое отверстие А в другой ширме. Именно эта деталь, до которой очень трудно было додуматься в то время, решила успех опыта. Интерферируют ведь только когерентные волны. Возникшая в соответствии с принципом Гюйгенса сферическая волна от отверстия А возбуждала в отверстиях В и С когерентные колебания. Вследствие дифракции от отверстий В и С выходили два световых конуса, которые частично перекрывались. В результате интерференции этих двух световых волн на экране появлялись чередующиеся светлые и темные полосы. Закрывая одно из отверстий. Юнг обнаружил, что интерференционные полосы исчезали. Именно с помощью этого опыта впервые Юнгом были измерены длины волн, соответствующие световым лучам разного цвета, причем весьма точно.

Френель Огюстен (1788— 1827) — французский физик. Согласно идее Френеля: волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции.

Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разде.пенных непрозрачными промежутками (рис 133) . Решетка разлагает свет в спектр и позволяет очень точно измерять длины световых волн.

Если ширина прозрачных щелей (или отражающих свет полос) равна а, и ширина непрозрачных промежутков (или рассеивающих свет полос) равна b, то величина d = а + b называется периодом решетки. Обычно период дифракционной решетки порядка 10 мкм.

Пусть на решетку (рис. 8.59) падает плоская монохроматическая волна длиной волны 𝜆. Вторичные источники, расположенные в щелях, создают световые волны, распространяющиеся по всем направлениям. Найдем условие, при котором идущие от щелей волны усиливают друг друга. Рассмотрим, например, волны, распространяющиеся в направлении, определяемом углом . Разность хода между волнами от краев соседних щелей равна длине отрезка АС. Если на этом отрезке укладывается целое число длин волн, то волны от всех щелей, складываясь, будут усиливать друг друга.

Из треугольника ABC можно найти длину катета АС

.

Максимумы будут наблюдаться под углом , определяемым условием

где k= 0,1,2,3,….

20) Фотометрия: точечный источник, телесный угол, световой поток, сила света, освещенность, два закона освещенности. Звездные величины. Светимость звезд.

Ответ:

21) Поперечность световых волн. Поляризация света. Э/м теория света.

Ответ: Поперечность световых волн.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ТЕОРИЯ СВЕТА.

22) Виды излучений, источники света. Спектры и спектральные аппараты. Виды спектров. Спектральный анализ. Эффект Доплера.

Ответ: Свет — это поток электромагнитных волн с длиной волны 4 • 10-7—8 • 10-7 м.

Тепловое излучение. Тепловое излучение это излучение нагретых тел. Тепловыми источниками излучения являются, например, Солнце и обычная лампа накаливания или пламя

Электролюминесценция. Энергия, необходимая атомам для излучения света, может поступать и из нетепловых источников. При разряде в газах электрическое поле сообщает электронам большую кинетическую энергию. Быстрые электроны испытывают неупругие соударения с атомами. Часть кинетической энергии электронов идет на возбуждение атомов. Возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн. В результате этого разряд в газе сопровождается свечением. Северное сияние — тоже проявление электролюминесценции.

Катодолюминесценция. Свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами, называют катодолюминесценцией. Благодаря катодолюминесценции светятся экраны электронно-лучевых трубок телевизора.

Хемилюминесценция. При некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется на излучение света. Источник света остается холодным (он имеет температуру окружающей среды).наипростейший пример: светлячок.

Фотолюминесценция. Падающий на вещество свет частично отражается и частично поглощается. Однако некоторые тела сами начинают светиться непосредственно под действием падающего на них излучения. Свет возбуждает атомы вещества (увеличивает их внутреннюю энергию), и после этого они высвечиваются сами. Например, светящиеся краски, которыми покрывают елочные игрушки, излучают свет после их облучения.

Приборы, хорошо разделяющие волны различной длины и не допускающие (или почти не допускающие) перекрывания отдельных участков спектра. Такие приборы называют спектральными аппаратами. Их основной частью является призма или дифракционная решетка.

?**_()87654678909876543е5678

23) Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Рентгеновские лучи: открытие, свойства, дифракция, применение рентгеновских лучей, устройство рентгеновской трубки.

Ответ:

24)Фотоэффект: наблюдение и законы фотоэффекта, теория фотоэффекта.

Ответ: Фотоэффект — это вырывание элeктpoнов из вещества под действием света.

Наблюдение фотоэффекта.

25) Фотоны: энергия и импульс фотона, корпускулярно-волновой дуализм. Применение фотоэффекта.

Ответ:

26)Давление света. Химическое действие света. Фотография

Ответ:

27) Строение атома: модель Томсона. Опыты Резерфорда. Определение размеров атомного ядра. Планетарная модель атома.

Ответ: Первая модель атома была предложена английским физиком Дж. Дж. Томсоном, открывшим электрон. Простейший атом — атом водорода — представляет собой положительно заряженный шар радиусом около 10-8 см, внутри которого находится электрон. У более сложных атомов в положительно заряженном шаре находится несколько электронов. Однако модель атома Томсона оказалась в полном противоречии с известными уже к тому времени свойствами атома, главным из которых является устойчивость.

Определение размеров атомного ядра. Резерфорд пришел к идее атомного ядра- тела малых размеров, в котором сконцентрированы почти вся масса и весь положительный заряд атома.

Планетарная модель атома. В центре атома расположено положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. В целом атом нейтрален. Поэтому число внутриатомных электронов, как и заряд ядра, равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Они движутся вокруг ядра, подобно тому как планеты обращаются вокруг Солнца. Такой характер движения электронов определяется действием кулоновских сил притяжения со стороны ядра.