Страница 2
З-н Фарадея: ЭДС индукции в контуре численно равна скорости изменения магнитного потока через этот контур и противоположны ему по знаку.
ЭМ колебания в колебательном контуре. Свободно затухающие ЭМ колебания
ЭМ колебания – вынужденные колебания, т.к. создаются внешним источником энергии. ЭМ колебаниями являются радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи, гамма-луч.
Наблюдения и исследования магнитных колебаний производят при помощи осциллографа.
Простейшая эл.цепь, в которой могут происходить свободные ЭМ колебания за счет первоначального запаса энергии состоит из конденсатора и катушки индуктивности. Такую систему называют колебательным контуром. Колебательный контур – устр-во, с помощью которого можно получить ЭМ колебания.
Интерференция света. Когерентность. Условия максимума и минимума при интерференции
Св-ва ЭМ волн:
1) отражение
2) преломление
3) интерференция
4) поляризация
5) дисперсия
6) дифракция
Интерференция волн – устойчивая картина чередования мах колебания точек среды при наложении когерентных волн.
Когерентные волны – волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз.
Интерференция света – сложение двух и более когерентных волн, вследствие которой наблюдается устойчивая картина усиления или ослабления световых колебаний в разных точках.
В природе нет когерентных источников света. Их получают путем разделения одного и того же пучка или при помощи лазера.
Итак, максимумы и минимумы получаются в тех местах пластинки, толщина которых h удовлетворяет условию
причем минимумы соответствуют нечетному значению n=1, 3, 5, ., максимумы соответствуют четному значению n=2, 4, . Таковы выводы для проходящего света.
Кольца Ньютона
Кольца Ньютона образуются при интерференции световых волн, отраженных от границ тонкой воздушной прослойки, заключенной между выпуклой поверхностью линзы и плоской стеклянной пластинкой.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля
Дифракция волн – отклонение направления распространения волны у границы преград (огибание волнами препятствия).
Дифракция света – явление огибания светом препятствий , размеры которого соизмеримы с длиной световой волны.
Согласно принципу Гюйгенса, каждую точку фронта волны можно рассматривать как самостоятельный источник колебаний. Френель дополнил этот принцип, введя представления о том, что волновое возмущение в любой точке пространства можно рассматривать как результат интерференции вторичных волн от фиктивных источников, на которые разбивается волновой фронт. Френель выказал предположение, что эти фиктивные источники когерентны и могут интерферировать в любой точке пространства, в результате чего элементарные волны могут гасить или усиливать друг друга.
Для того, чтобы определить р-т дифракции в некоторой точке пространства, Френель предложил разбивать волновую поверхность на отдельные участки (зоны Френеля), расположенные таким образом, чтобы волны, посылаемые двумя соседними зонами в данную точку пространства, приходили в противофазе. Математические операции показывают, что площади зон равновелики, а следовательно, содержат одинаковой количество когерентных источников света. Таким образом, колебания, возбуждаемые в данной точке пространства двумя соседними зонами, противоположны по фазе и при наложении должны взаимно ослаблять друг друга.
Зоны Френеля, участки, на которые можно разбить поверхность световой (или звуковой) волны для вычисления результатов дифракции света (или звука). Впервые этот метод применил О. Френель в 1815—19. Суть метода такова. Пусть от светящейся точки Q (рис.) распространяется сферическая волна и требуется определить характеристики волнового процесса, вызванного ею в точке Р. Разделим поверхность волны S на кольцевые зоны; для этого проведём из точки Р сферы радиусами PO, Pa = PO + l/2; Pb = Pa + l/2, Pc = Pb + l/2, (О — точка пересечения поверхности волны с линией PQ; l — длина световой волны). Кольцеобразные участки поверхности волны, «вырезаемые» из неё этими сферами, и называется З. Ф. Волновой процесс в точке Р можно рассматривать как результат сложения колебаний, вызываемых в этой точке каждой З. Ф. в отдельности. Амплитуда таких колебаний медленно убывает с возрастанием номера зоны (отсчитываемого от точки О), а фазы колебаний, вызываемых в Р смежными зонами, противоположны. Поэтому волны, приходящие в Р от двух смежных зон, гасят друг друга, а действие зон, следующих через одну, складывается. Если волна распространяется, не встречая препятствий, то, как показывает расчёт, её действие (сумма воздействий всех З. Ф.) эквивалентно действию половины первой зоны. Если же при помощи экрана с прозрачными концентрическими участками выделить части волны, соответствующие, например, N нечётным зонам Френеля, то действие всех выделенных зон сложится и амплитуда колебаний Uнечёт в точке Р возрастёт в 2N раз, а интенсивность света в 4N2 раз, причём освещённость в точках, окружающих Р, уменьшится. То же получится при выделении только чётных зон, но фаза суммарной волны Uчёт будет иметь противоположный знак.
 Такие зонные экраны (т. н. линзы Френеля) находят применение не только в оптике, но и в акустике и радиотехнике — в области достаточно малых длин волн, когда размеры линз получаются не слишком большими (сантиметровые радиоволны, ультразвуковые волны).
Метод З. Ф. позволяет быстро и наглядно составлять качественное, а иногда и довольно точное количественное представление о результате дифракции волн при различных сложных условиях их распространения. Он применяется поэтому не только в оптике, но и при изучении распространения радио- и звуковых волн для определения эффективной трассы «луча», идущего от передатчика к приёмнику; для выяснения того, будут ли при данных условиях играть роль дифракционные явления; для ориентировки в вопросах о направленности излучения, фокусировке волн и т.п.
Дифракционная решетка
Дифракционная решетка – это совокупность большого числа узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.
расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют периодом дифракционной решётки. Обозначают буквой d.
Если известно число штрихов (N), приходящихся на 1 мм решётки, то период решётки находят по формуле: d = 1 / N мм.
Условия интерфереционных максимумов дифракционной решётки, наблюдаемых под определенными углами, имеют вид:
где
d — период решётки,
α — угол максимума данного цвета,
k — порядок максимума,
λ — длина волны.
Поляризация света. З-н Малюса
Если в поперечной волне колебания совершаются только в одном каком-либо определенном направлении, то волну называют плоскополяризованной или поляризованной.
Поляризация света - ориентация векторов напряженности электрического поля и магнитной индукции световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Обычно поляризация возникает при отражении и преломлении света, а также при распространении света в анизотропной среде. Различают линейную, круговую и эллиптическую поляризацию света.
Закон Малюса — зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора.
где I0 — интенсивность падающего на поляризатор света, I — интенсивность света, выходящего из поляризатора.
Установлен Э. Л. Малюсом в 1810 году.
Свет с иной (не линейной) поляризацией может быть представлен в виде суммы двух линейно-поляризованных составляющих, к каждой из которых применим закон Малюса. По закону Малюса рассчитываются интенсивности проходящего света во всех поляризационных приборах, например в поляризационных фотометрах и спектрофотометрах.
|