Лекция 8. Оптика. Квантовая природа излучения презентация

нарушается, если свет проходит через очень малые отверстия, и отклонение от прямолиней-ности тем больше, чем меньше отверстие.)

ЗАВИСЯТ ОТ ТОГО ДЕЙСТВУЮТ ОДНОВРЕМЕННО ОСТАЛЬНЫЕ СВЕТО-ВЫЕ ПУЧКИ ИЛИ НЕТ.
(ДЕЙСТВИЕ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ НЕЗАВИСИМО)

И ПЕРПЕНДИКУЛЯРОМ ПРОВЕ-ДЕННЫМ К ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД В ТОЧКЕ ПАДЕНИЯ. УГОЛ ПАДЕНИЯ РАВЕН УГЛУ ОТРАЖЕНИЯ.

РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД В ТОЧКЕ ПАДЕНИЯ, ЛЕЖАТ В ОДНОЙ ПЛОСКОС-ТИ. ОТНОШЕНИЕ СИНУСА УГЛА ПАДЕНИЯ К СИНУСУ УГЛА ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЕСТЬ ВЕЛИЧИНА ПОСТОЯННАЯ ДЛЯ ДАННЫХ СРЕД.

(прозрачных веществ 1 и 2). Падающий луч разделяет-ся на отраженный и преломлен-ный, которые задаются законами отражения и преломления.

– углы падения, преломления, отражения соответственно.
– относительный показатель преломления (второй среды относительно первой). Относительный показа-тель преломления двух сред равен отношению их аб-солютных показателей преломления.

электромагнит-ных волн в вакууме к их фазовой скорости в среде.


Световые лучи обратимы. Если луч в среде 2 падает на границу раздела под углом , то преломленный луч в среде 1 будет распространятся под углом .
Если свет распространяется из среды с большим показа-телем преломления , в среду с меньшим показате-лем преломления ( оптически менее плотную ( )), то выполняется условие:

будет больше чем угол падения . С увеличением угла падения увеличивается и угол пре-ломления до тех пор, пока при некотором значении уг-ла падения ( ),(предельном угле), не будет равен . При углах весь падающий свет
полностью отражается.
По мере приближения к интенсивность отраженного угла растёт, а преломленного уменьшается, при ин-тенсивность преломленного луча равна 0, а интенсив-ность отраженного равна интенсивности падающего.
Явление полного отражения – при углах падения от до . луч не преломляется, а полностью отражается в пер-вую среду, причем, интенсивности падающего и отра-женного лучей одинаковы.

источников. В ней используются следующие величины:
Энергетические – характеризуют энергетические пара-метры оптического излучения, безотносительно к его воздействию на приемник излучения.
Световые – характеризуют физиологические свойства света и оцениваются по их воздействию на глаз, или другие приемники света.

энергии излучения ко времени , за которое излу-чение произошло. Единица измерения ватт (Вт).


Энергетическая светимость (излучательность) – величина, равная отношению потока излучения ис-пускаемого поверхностью, к площади сечения , сквозь которое этот поток происходит (поверхностная плотность потока излучения). Единица измерения: ватт/метр² (Вт/м²).

равная отношению потока излучения ис-точника к телесному углу , в пределах которого из-лучение распространяется. Единица излучения: ватт/стерадиан (Вт/ср).


Энергетическая яркость (лучистость) – величина равная отношению энергетической силы света эле-мента излучающей поверхности, к площади про-екции этого элемента, на плоскость перпендикуляр-ную направления наблюдения. Единица измерения: ватт/стерадиан·метр² (Вт/ср·м²)

излучения , падающего на единицу освещаемой поверхности. Единица измерения: ватт/метр² (Вт/м²).

– определяется как мощность оп-тического излучения (по действию на селективный при-емник света с заданной спектральной чувствительнос-тью). Единица измерения: люмен (лм). 1 лм – световой поток испускаемый точечным источником света, силой света в 1 кд (кд – кандела : сила света в заданном нап-0равлении источника, испускающего монохроматичес-кое излучение частотой 540·10¹² Гц, энергетическая си-ла которого в этом направлении 1/683 Вт/ср) внутри те-лесного угла в 1 ср. 1 лм=1 кд·ср.

– величина светящейся поверхности в не-котором направлении , равная отношению силы света в этом направлении к площади проекции светящейся на плоскость перпендикулярную данному направлению. Единица измерения кд/м².

Освещенность – величина равная отношению све-тового потока падающего на поверхность к площа-ди этой поверхности. Единица измерения: люкс (лк)

на ос-нове представления о световых лучах.
Световые лучи – нормальные к волновым поверхнос-тям линии, вдоль которых распространяется поток све-товой энергии.
Линза – прозрачное тело ограниченное двумя поверх-ностями (одна сферическая, другая сферическая или плоская), преломляющее световые лучи, способные формировать оптические изображения предметов. По оптическим свойствам делятся на РАССЕИВАЮЩИЕ и СОБИРАЮЩИЕ.
Тонкая линза – толщина линзы значительно меньше ра диусов поверхностей ограничивающих линзу.

линзы.
Оптический центр линзы О – точка лежащая на главной оптической оси линзы.

Световые лучи проходят через оптический центр линзы не преломляясь. Для линз с одинаковыми радиусами кривизны поверхности, оптический центр можно счи-тать совпадающим с геометрическим центром линзы, для плосковыпуклых и плосковогнутых линз оптичес-кий центр лежит на пересечении главной оптической оси со сферической поверхностью.

кривизны поверх-ностей, – расстояние от предмета до линзы, – рас- стояние от линзы до изображения и относи-тельный показатель преломления ( и – абсолют- ные показатели преломлениям линзы и окружающей среды) можно вывести формулу тонкой линзы:


Параксиальные (приосевые) лучи – лучи образующие с оптической осью малые углы. Только для них получает-ся стигматическое изображение, то есть все лучи пара-ксиального пучка исходящего из точки А пересекают оптическую ось в одной и той же точке В.
Радиус кривизны выпуклой линзы считается положитель-ным, вогнутой отрицательным.

значение , то есть положив что лучи падают на линзу параллельным пучком получим:

Если , то изображение находится в бесконечности, а значит лучи выходят из линзы параллельным пучком и

ФОКУС ЛИНЗЫ

Соответствующее этому случаю расстояние называют ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ ЛИНЗЫ.

. Значит фокусные расстояния линзы окру-женной одной средой равны.
Точки лежащие по обе стороны линзы на расстоянии равном фокусному – ФОКУСЫ ЛИНЗЫ.
ФОКУС – точка в которой после преломления собирают-ся все лучи, падающие на линзу параллельно главной оптической оси.


Оптическая сила линзы – . Единица измерения: дио-птрия (дптр) (оптическая сила линзы с фокусным рас-стоянием 1 м.).

отрицательной – рассеивающие. Плоскости про-ходящие через фокусы линзы называются фокальными плоскостями.

В отличие от собирающей, рассеивающая линза имеет мнимые фокусы. В них схо-дятся после преломления воображаемые продолжения лучей, падаюших на рассе-

ивающую линзу параллельно главной оптической оси.
Формулу любой линзы можно записать в виде:

Для рассеивающей линзы расстояния и необходимо брать отрицательными.

помощью лучей:
Луча, проходящего через оптический центр линзы и не меняющего своего направления.
Луча, идущего параллельно главной оптической оси, после преломления этот луч (или его продолжение) проходит через второй фокус линзы.
Луча, (или его продолжения), проходящегл черз первый фокус линзы, после преломления в линзе он выходит из линзы параллельно её главной оптической оси.

света: волновая ( Х. Гюйгенс, Р. Гук) и корпускулярная (И. Ньютон).
ПО ВОЛНОВОЙ ТЕОРИИ – свет представляет собой уп-ругую волну, распространяющуюся в упругой среде (эфире). Считалось, эфир пронизывает всё мировое пространство, все тела, обладает упругостью и плот-ностью. Большая скорость распространения света объяснялась особыми свойствами эфира. Волновая теория основывалась на принципе Гюйгенса: каждая точка до которой докатывалась волна служила цент-ром вторичных волн, а огибающая этих волн давала положение волнового фронта в следующий момент времени.

светящими-ся телами и летящих по прямолинейной траектории. Движение световых корпускул Ньютон подчинял зако-нам механики.
Обе рассмотренные теории объясняли прямолинейное распространение света, законы отражения и прелом-ления. Экспериментально доказательство волновой теории было получено в 1851 г., когда Э. Фуко измерил, совпавшее с теоретически рассчитанным, значение скорости распространения света в воде . Корпускулярная теория была в целом отвергнута и вос-торжествовала волновая теория. Однако, она обладала рядом недостатков, например, не могла объяснить фи-зической природы наличия разных цветов.

Планка, согласно которой:
Излучение и поглощение света происходит не непре-рывно а дискретно, то есть определенными порциями – КВАНТАМИ.
Энергия квантов определяется их частотой : ( – постоянная Планка).
Эйнштейн в 1905 г. разработал квантовую теорию света, согласно которой, не только излучение света, но и его распространение происходит в виде потока световых квантов – ФОТОНОВ. Квантовые представления о свете хорошо согласуются с законами излучения и поглоще-

ГИПОТЕЗА ПЛАНКА

интерференция, дифракция и поляризация лучше объясняются на основе волновых представлений.
Свет имеет сложную природу. Он представляет собой единство противоположных видов движения: вол-нового ( электромагнитного) и корпускулярного (квантового) .
У СВЕТА ДВОЙСТВЕННАЯ КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВАЯ ПРИРОДА, И, ТАКИМ ОБРАЗОМ, СВЕТ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ЕДИНСТВО ДИСКРЕТНОСТИ И НЕПРЕРЫВНОС-ТИ.