Электромагнитное излучение. Свет как один из видов электромагнитного излучения.
Электромагнитная теория света была создана в середине
XIX века Максвеллом (1831–1879). Согласно этой теории
Световые волны имеют электромагнитную природу, а световое
Излучение можно рассматривать как частный случай
Электромагнитных явлений.
Электромагнитное излучение — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей).
К электромагнитному излучению относятся радиоволны (начиная со сверхдлинных), инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское и жесткое (гамма-)излучение.
Электромагнитное излучение способно распространяться в вакууме, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом свое поведение).
Формы световых волн и виды их колебаний. Длина волны. Амплитуда, период, частота и фаза колебаний. Связь длины волны с частотой.
Световая волна - электромагнитная волна видимого
Диапазона длин волн.Частота световой волны
(или набор частот) определяет "цвет". Энергия, переносимая
световой волной, пропорциональна квадрату ее амплитуды.;
Форма световой волны обусловливает ощущение интенсивности,
Полноты и насыщенности цвета (гомогенная - единичная
волна, воздействующая на глаз, или смешенные волны –
несколько волн воздействующих на глаз).Гомогенный
цвет создаёт ощущение насыщенного чистого цвета.
В то время, когда примешиваются волны другой длины,
создаётся ощущение серого оттенка.
Световые волны - это не волны на поверхности,
а потому колебания в них не должны происходить
обязательно в направлении вверх-вниз. Число направлений,
В которых колебания световых волн могут происходить
Под прямым углом к направлению их распространения,
Практически бесконечно.
Световые волны различных частот колебаний
Распространяются в вакууме с одинаковыми скоростями
(с ж 3 - 108м / с), а в средах - с различными скоростями.
Например, в обыкновенном стекле красный свет распространяется
с большей скоростью, чем фиолетовый. Вследствие этого показатель
преломления оказывается различным для света различных
частот колебаний.
Длина́ волны́ (λ) — расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах
Амплиту́да (A)— максимальное значение смещения или изменения переменной величины от среднего значения при колебательном или волновом движении.
Период колеба́ний (Т) — наименьший промежуток времени, за который осциллятор совершает одно полное колебание (то есть возвращается в то же состояние, в котором она находилась в первоначальный момент, выбранный произвольно).
Частота́ (ν)— физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов, совершённых за единицу времени
Фа́за колеба́ний (μ)— физическая величина, при заданной амплитуде и коэффициенте затухания, определяющая состояние колебательной системы в любой момент времени
(Δμ= μ1- μ0)
Λ=c/V (c=3.10 в 8)
V=1/T
ктрическими зарядами.
Интерференция и дифракция. Кольца Ньютона. Функция рассеяния точки.
Оптическое явление, возникающее при взаимодействии
(наложении в пространстве) двух или более световых
Волн и состоящее во взаимном их усилении или ослаблении.
Интерференция возникает в том случае, если разность фаз
Складываемых световых колебаний постоянна во времени.
Колебания световой волны, удовлетворяющие этим условиям,
Называют когерентными.
Интерференционная картина выглядит как система
чередующихся тёмных и светлых полос для
монохроматического излучения или окрашенных полос
для «белого света»
Интерференция волн — взаимное усиление или ослабление амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве.Интерферировать могут все волны, однако устойчивая интерференционная картина будет наблюдаться только в том случае, если волны имеют одинаковую частоту и колебания в них не ортогональныПри интерференции энергия волн перераспределяется в пространстве
Опыт Томаса Юнга (1801)стал экспериментальным доказательством волновой теории света — пучок света направляется на непрозрачный экран-ширму с двумя параллельными прорезями, позади которого устанавливается проекционный экран. Этот опыт демонстрирует интерференцию света, что является доказательством волновой теории
Пусть S — точечный источник света, расположенный перед экраном с двумя параллельными прорезями S 1 и S 2, а — дистанция между прорезями, и D — дистанция между экраном с прорезями и проекционным экраном.
Точка М на экране имеет для начала одну координату x — дистанцию между М и ортогональной проекцией S на экране.
Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный) — явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами препятствий
Дифракция на щели
Функция рассеяния точки
В идеальной оптической системе точка изображается в виде точки, а в реальной оптической системе точка изображается в виде пятна рассеяния. Функция рассеяния точки (ФРТ, point spread function, PSF) - это функция, описывающая зависимость распределения освещенности от координат в плоскости изображения.
Ко́льца Нью́тона — кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину.
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 кольца Ньютона.
Возьмите плосковыпуклую линзу с малой кривизной сферической поверхности и положите ее на стеклянную пластину. Внимательно разглядывая плоскую поверхность линзы (лучше через лупу), вы обнаружите в месте соприкосновения линзы и пластины темное пятно и вокруг него совокупность маленьких радужных колец. Расстояния между соседними кольцами быстро уменьшаются с увеличением их радиуса. Это и есть кольца Ньютона. Ньютон наблюдал и исследовал их не только в белом свете, но и при освещении линзы одноцветным (монохроматическим) пучком. Оказалось, что радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному; красные кольца имеют максимальный радиус.
Кольца Ньютона используются для измерения радиусов кривизны поверхностей, для измерения длин волн света и показателей преломления. В некоторых случаях (например, при сканировании изображений на плёнках или оптической печати с негатива) кольца Ньютона представляют собой нежелательное явление.
