Волновая оптика. Лекция 4

Август 7, 2022

Главная
Физика
Волновая оптика. Лекция 4

Содержание

2. Явление интерференции Под интерференцией света понимают широкий круг явлений, в которых при наложении световых пучков происходит
3. Сущность явления интерференции Интерференционная картина представляет чередование светлых и темных полос. При использовании белого света интерференционные
4. Принцип суперпозиции волн Если в пространстве распространяются две волны, то в каждой точке результирующее колебание представляет
5. Принцип суперпозиции волн Физически содержание принципа суперпозиции для электромагнитных волн означает, что если в среде распространяется
6. Явление интерференции Интерференционная картина устойчива только в случае когерентных волн, у которых одинаковая частота и постоянная
7. Условия интерференционного максимума и минимума Условия максимума и минимума для оптической разности хода
8. Явление дифракции Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий.
9. Явление дифракции Волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только на препятствиях, размеры которых сравнимы
10. Дифракционная решетка Дифракционные явления имеют большое практическое значение, они лежат в основе принципа действия многих спектральных
11. Дифракционная решетка Постоянная решетки d=a+b, где a – ширина щели, b – расстояние между щелями.
12. Дифракционная решетка Условие дифракционных максимумов в дифракционной решетке: d sinφ = mλ m = 0, ±
13. Дифракционная решетка
14. Поляризация света С попеpечностью электpомагнитных волн связан целый кpуг явлений, называемых поляpизацией.
15. Поляризация света Если конец вектоpа Е описывает пpямую линию и лежит в одной плоскости с линией
16. Поляризация света Если конец вектоpа Е в плоскости К описывает беспоpядочные колебания, т. е. направление колебаний
17. Закон Малюса Если обозначить амплитуду поляризованной волны после прохождения света через первый поляроид через Еп, то
18. Квантовая оптика С точки зрения квантовой оптики свет – это поток квантов. Квант- порция электромагнитной энергии.
19. Тепловое излучение В любых телах часть внутренней энергии вещества может превращаться в энергию излучения. Поэтому все
20. Характеристики теплового излучения Суммарный поток энергии излучения с единицы поверхности тела по всему диапазону частот называется
21. Характеристики теплового излучения Для описания процесса поглощения телами излучения вводится спектральная поглощательная способность тела аν, характеризующая
22. Абсолютно черное тело Особое место в теории теплового излучения занимает абсолютно черное тело, у которого на
23. Закон Кирхгофа Отношение испускательной и поглощательной способностей одинаково для всех тел в природе, включая абсолютно черное
24. Закон Кирхгофа Излучение абсолютно черного тела имеет универсальный характер в теории теплового излучения. Реальное тело излучает
25. Закон Стефана-Больцмана Людвиг Больцман (1844-1906) Экспериментальные (1879 г. Й.Стефан) и теоретические (1884 г. Л.Больцман) исследования позволили
26. Закон Стефана-Больцмана Числовое значение постоянной σ, по современным измерениям, составляет σ = 5,671·10–8 Вт / (м2
27. Спектр излучения абсолютно черного тела К концу 90-х годов XIX века были выполнены экспериментальные измерения спектрального
28. Закон смещения Вина Вильгельм Вин (1864 – 1928) Нобелевская премия (1911) В 1893 г. немецкий физик
29. Формула Планка Макс Планк (1858-1947). Нобелевская премия(1918). Планк пришел к выводу, что процессы излучения и поглощения
30. Формула Планка По теории Планка, энергия кванта W прямо пропорциональна частоте света W = hν, где
31. Законы фотоэффекта Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного
32. Законы фотоэффекта Кривые показывают, что при достаточно больших положительных напряжениях на аноде A фототок достигает насыщения,
33. Законы фотоэффекта Обобщение экспериментальных результатов привело к установлению следующих законов фотоэффекта: - Фототок насыщения пропорционален световому
34. Законы фотоэффекта. Все эти закономерности фотоэффекта в корне противоречили представлениям классической физики о взаимодействии света с
35. Квантовая теория фотоэффекта Выход был найден А.Эйнштейном в 1905 г. Теоретическое объяснение наблюдаемых закономерностей фотоэффекта было
36. Квантовая теория фотоэффекта Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. Энергия фотонов
37. Квантовая теория фотоэффекта Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов, впоследствии названных фотонами. При взаимодействии
39. Скачать презентацию

Слайд 2

Явление интерференции
Под интерференцией света понимают широкий круг явлений, в которых

при наложении световых пучков происходит перераспределение интенсивности света в пространстве.
При этом результирующая интенсивность в любой точке не равна сумме интенсивностей отдельных пучков. В результате интерференции возникает интерференционная картина: в одних точках интенсивность света больше суммы интенсивностей двух волн, в других – меньше.

Слайд 3

Сущность явления интерференции
Интерференционная картина представляет чередование светлых и темных полос.

При использовании белого света интерференционные полосы оказываются окрашенными в различные цвета спектра.

Слайд 4

Принцип суперпозиции волн
Если в пространстве распространяются две волны, то в

каждой точке результирующее колебание представляет собой геометрическую сумму колебаний, соответствующих каждой из складывающихся волн.
Принцип суперпозиции волн соблюдается обычно с большой точностью и нарушается при распространении волн с очень большой амплитудой (интенсивностью).

Слайд 5

Принцип суперпозиции волн
Физически содержание принципа суперпозиции для электромагнитных волн означает,

что если в среде распространяется несколько электромагнитных волн, то среда реагирует на каждую волну так, как будто других волн нет.

Слайд 6

Явление интерференции
Интерференционная картина устойчива только в случае когерентных волн, у

которых одинаковая частота и постоянная во времени разность фаз.

Слайд 7

Условия интерференционного максимума и минимума
Условия максимума и минимума для оптической разности

хода

Слайд 8

Явление дифракции
Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления

распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени.

Слайд 9

Явление дифракции
Волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только

на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны, а длина световых волн мала, поэтому дифракцию света наблюдать нелегко.

Слайд 10

Дифракционная решетка
Дифракционные явления имеют большое практическое значение, они лежат в

основе принципа действия многих спектральных приборов, в частности, дифракционных решеток.
Дифракционная решетка – это совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.

Слайд 11

Дифракционная решетка
Постоянная решетки
d=a+b, где a – ширина щели, b – расстояние

между щелями.

Слайд 12

Дифракционная решетка
Условие дифракционных максимумов в дифракционной решетке:
d sinφ = mλ
m

= 0, ± 1,±2…- порядок спектра

Слайд 13

Дифракционная решетка

Слайд 14

Поляризация света
С попеpечностью электpомагнитных волн связан целый кpуг явлений, называемых поляpизацией.

Слайд 15

Поляризация света
Если конец вектоpа Е описывает пpямую линию и лежит

в одной плоскости с линией pаспpостpанения света, то свет называется поляpизованным.

Слайд 16

Поляризация света
Если конец вектоpа Е в плоскости К описывает беспоpядочные

колебания, т. е. направление колебаний этого вектора постоянно и беспоpядочно меняется, то свет называется естественным или неполяpизованным. Естественные источники света излучают именно такой, неполяpизованный свет.

Слайд 17

Закон Малюса
Если обозначить амплитуду поляризованной волны после прохождения света через первый

поляроид через Еп, то волна, пропущенная вторым поляроидом, будет иметь амплитуду E = Eп cos φ.

Слайд 18

Квантовая оптика
С точки зрения квантовой оптики свет – это поток квантов.

Квант- порция электромагнитной энергии.

Слайд 19

Тепловое излучение
В любых телах часть внутренней энергии вещества может превращаться

в энергию излучения. Поэтому все тела являются источниками электромагнитного излучения в широком диапазоне частот. Это излучение называют тепловым излучением.

Слайд 20

Характеристики теплового излучения
Суммарный поток энергии излучения с единицы поверхности тела

по всему диапазону частот называется интегральной испускательной способностью тела или его энергетической светимостью.
В системе СИ энергетическая светимость измеряется в Вт/м2.

Слайд 21

Характеристики теплового излучения
Для описания процесса поглощения телами излучения вводится спектральная

поглощательная способность тела аν, характеризующая долю падающего на тело излучения частоты ν, поглощенную телом.

Слайд 22

Абсолютно черное тело
Особое место в теории теплового излучения занимает абсолютно

черное тело, у которого на всех частотах и при любых температурах поглощательная способность равна единице.

Слайд 23

Закон Кирхгофа
Отношение испускательной и поглощательной способностей одинаково для всех тел

в природе, включая абсолютно черное тело, и при данной температуре является одной и той же универсальной функцией частоты (длины волны).
Этот закон теплового излучения, можно записать в виде соотношения

Слайд 24

Закон Кирхгофа
Излучение абсолютно черного тела имеет универсальный характер в теории

теплового излучения. Реальное тело излучает при любой температуре всегда меньше энергии, чем абсолютно черное тело. Зная испускательную способность абсолютно черного тела (универсальную функцию Кирхгофа) и поглощательную способность реального тела, из закона Кирхгофа можно определить энергию, излучаемую этим телом в любом диапазоне частот или длин волн.

Слайд 25

Закон Стефана-Больцмана
Людвиг Больцман
(1844-1906)
Экспериментальные (1879 г. Й.Стефан) и теоретические (1884

г. Л.Больцман) исследования позволили доказать важный закон теплового излучения абсолютно черного тела. Этот закон утверждает, что энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры, то есть
R (T) = σT4

Слайд 26

Закон Стефана-Больцмана
Числовое значение постоянной σ, по современным измерениям, составляет σ = 5,671·10–8 Вт / (м2 · К4).

Для реальных тел закон Стефана-Больцмана выполняется лишь качественно, то есть с ростом температуры энергетические светимости всех тел увеличиваются. Для реальных тел зависимость энергетической светимости от температуры имеет вид

Слайд 27

Спектр излучения абсолютно черного тела
К концу 90-х годов XIX века были

выполнены экспериментальные измерения спектрального распределения излучения абсолютно черного тела, которые показали, что зависимость r (λ, T) имеет ярко выраженный максимум. С увеличением температуры максимум смещается в область коротких длин волн.

Слайд 28

Закон смещения Вина
Вильгельм Вин
(1864 – 1928)
Нобелевская премия (1911)
В 1893

г. немецкий физик В.Вин сформулировал закон теплового излучения, согласно которому длина волны λm , на которую приходится максимум испускательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его абсолютной температуре. Этот закон можно записать в виде λm = b / T
Значение постоянной Вина b = 2,898·10–3 м·К.

Слайд 29

Формула Планка
Макс Планк (1858-1947).
Нобелевская премия(1918).
Планк пришел к выводу,

что процессы излучения и поглощения электромагнитной энергии телом происходят не непрерывно, как это принимала классическая физика, а конечными порциями – квантами.
Квант – это минимальная порция энергии, излучаемой или поглощаемой телом.

Слайд 30

Формула Планка
По теории Планка, энергия кванта W прямо пропорциональна частоте света

W = hν,
где h –постоянная Планка.
h = 6,626·10–34 Дж·с.
Постоянная Планка – это универсальная константа, которая в квантовой физике играет ту же роль, что и скорость света в СТО.

Слайд 31

Законы фотоэффекта
Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света

(и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект. Фотоэлектрический эффект был открыт в 1887 году немецким физиком Г.Герцем и в 1888–1890 годах экспериментально исследован А. Г. Столетовым. Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. Ленардом в 1900 г.

Слайд 32

Законы фотоэффекта
Кривые показывают, что при достаточно больших положительных напряжениях на аноде

A фототок достигает насыщения, так как все электроны, вырванные светом из катода, достигают анода.

Слайд 33

Законы фотоэффекта
Обобщение экспериментальных результатов привело к установлению следующих законов фотоэффекта:

- Фототок насыщения пропорционален световому потоку, падающему на металл Iн ~ Ф
- Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от его частоты.
- Для каждого вещества существует определенное значение частоты ν0, называемое красной границей фотоэффекта. Фотоэффект имеет место только при частотах ν > ν0.
Если же ν < ν0, то фотоэффект не происходит при любой интенсивности света.
- Фотоэффект безинерционен. Фототок возникает мгновенно после начала освещения катода при условии, что частота света ν > ν0.

Слайд 34

Законы фотоэффекта.
Все эти закономерности фотоэффекта в корне противоречили представлениям классической

физики о взаимодействии света с веществом. Электромагнитная теория света оказалась неспособной объяснить закономерности фотоэффекта.

Слайд 35

Квантовая теория фотоэффекта
Выход был найден А.Эйнштейном в 1905 г. Теоретическое объяснение

наблюдаемых закономерностей фотоэффекта было дано на основе гипотезы М.Планка. Эйнштейн сделал следующий шаг в развитии квантовых представлений. Он пришел к выводу, что свет имеет прерывистую (дискретную) структуру.

Слайд 36

Квантовая теория фотоэффекта
Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов,

впоследствии названных фотонами.
Энергия фотонов равна E = hν.
Фотон движется в вакууме со скоростью c.
Масса покоя фотона m0 = 0
Фотон обладает импульсом

Слайд 37

Квантовая теория фотоэффекта
Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов,

впоследствии названных фотонами. При взаимодействии с веществом фотон целиком передает всю свою энергию hν одному электрону. Часть этой энергии электрон может рассеять при столкновениях с атомами вещества. Кроме того, часть энергии электрона затрачивается на преодоление потенциального барьера на границе металл–вакуум. Для этого электрон должен совершить работу выхода, зависящую от свойств материала катода. Работа выхода — это энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы удалить его из металла.

Волновая оптика. Лекция 4

Содержание

Явление интерференции Под интерференцией света понимают широкий круг явлений, в которых

Сущность явления интерференции Интерференционная картина представляет чередование светлых и темных полос.

Принцип суперпозиции волн Если в пространстве распространяются две волны, то в

Принцип суперпозиции волн Физически содержание принципа суперпозиции для электромагнитных волн означает,

Явление интерференции Интерференционная картина устойчива только в случае когерентных волн, у

Условия интерференционного максимума и минимумаУсловия максимума и минимума для оптической разности

Явление дифракции Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления

Явление дифракции Волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только

Дифракционная решетка Дифракционные явления имеют большое практическое значение, они лежат в

Дифракционная решеткаПостоянная решеткиd=a+b, где a – ширина щели, b – расстояние

Дифракционная решеткаУсловие дифракционных максимумов в дифракционной решетке: d sinφ = mλm

Дифракционная решетка

Поляризация светаС попеpечностью электpомагнитных волн связан целый кpуг явлений, называемых поляpизацией.

Поляризация света Если конец вектоpа Е описывает пpямую линию и лежит

Поляризация света Если конец вектоpа Е в плоскости К описывает беспоpядочные

Закон МалюсаЕсли обозначить амплитуду поляризованной волны после прохождения света через первый

Квантовая оптикаС точки зрения квантовой оптики свет – это поток квантов.

Тепловое излучение В любых телах часть внутренней энергии вещества может превращаться

Характеристики теплового излучения Суммарный поток энергии излучения с единицы поверхности тела

Характеристики теплового излучения Для описания процесса поглощения телами излучения вводится спектральная

Абсолютно черное тело Особое место в теории теплового излучения занимает абсолютно

Закон Кирхгофа Отношение испускательной и поглощательной способностей одинаково для всех тел

Закон Кирхгофа Излучение абсолютно черного тела имеет универсальный характер в теории

Закон Стефана-БольцманаЛюдвиг Больцман (1844-1906) Экспериментальные (1879 г. Й.Стефан) и теоретические (1884

Закон Стефана-Больцмана Числовое значение постоянной σ, по современным измерениям, составляет σ = 5,671·10–8 Вт / (м2 · К4).

Спектр излучения абсолютно черного тела К концу 90-х годов XIX века были

Закон смещения ВинаВильгельм Вин (1864 – 1928)Нобелевская премия (1911) В 1893

Формула ПланкаМакс Планк (1858-1947). Нобелевская премия(1918). Планк пришел к выводу,

Формула ПланкаПо теории Планка, энергия кванта W прямо пропорциональна частоте света

Законы фотоэффекта Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света

Законы фотоэффектаКривые показывают, что при достаточно больших положительных напряжениях на аноде

Законы фотоэффекта Обобщение экспериментальных результатов привело к установлению следующих законов фотоэффекта:

Законы фотоэффекта. Все эти закономерности фотоэффекта в корне противоречили представлениям классической

Квантовая теория фотоэффекта Выход был найден А.Эйнштейном в 1905 г. Теоретическое объяснение

Квантовая теория фотоэффекта Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов,

Квантовая теория фотоэффекта Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов,

Похожие презентации

Явление интерференции
Под интерференцией света понимают широкий круг явлений, в которых

Сущность явления интерференции
Интерференционная картина представляет чередование светлых и темных полос.

Принцип суперпозиции волн
Если в пространстве распространяются две волны, то в

Принцип суперпозиции волн
Физически содержание принципа суперпозиции для электромагнитных волн означает,

Явление интерференции
Интерференционная картина устойчива только в случае когерентных волн, у

Условия интерференционного максимума и минимума
Условия максимума и минимума для оптической разности

Явление дифракции
Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления

Явление дифракции
Волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только

Дифракционная решетка
Дифракционные явления имеют большое практическое значение, они лежат в

Дифракционная решетка
Постоянная решетки
d=a+b, где a – ширина щели, b – расстояние

Дифракционная решетка
Условие дифракционных максимумов в дифракционной решетке:
d sinφ = mλ
m

Поляризация света
С попеpечностью электpомагнитных волн связан целый кpуг явлений, называемых поляpизацией.

Поляризация света
Если конец вектоpа Е описывает пpямую линию и лежит

Поляризация света
Если конец вектоpа Е в плоскости К описывает беспоpядочные

Закон Малюса
Если обозначить амплитуду поляризованной волны после прохождения света через первый

Квантовая оптика
С точки зрения квантовой оптики свет – это поток квантов.

Тепловое излучение
В любых телах часть внутренней энергии вещества может превращаться

Характеристики теплового излучения
Суммарный поток энергии излучения с единицы поверхности тела

Характеристики теплового излучения
Для описания процесса поглощения телами излучения вводится спектральная

Абсолютно черное тело
Особое место в теории теплового излучения занимает абсолютно

Закон Кирхгофа
Отношение испускательной и поглощательной способностей одинаково для всех тел

Закон Кирхгофа
Излучение абсолютно черного тела имеет универсальный характер в теории

Закон Стефана-Больцмана
Людвиг Больцман
(1844-1906)
Экспериментальные (1879 г. Й.Стефан) и теоретические (1884

Закон Стефана-Больцмана
Числовое значение постоянной σ, по современным измерениям, составляет σ = 5,671·10–8 Вт / (м2 · К4).

Спектр излучения абсолютно черного тела
К концу 90-х годов XIX века были

Закон смещения Вина
Вильгельм Вин
(1864 – 1928)
Нобелевская премия (1911)
В 1893

Формула Планка
Макс Планк (1858-1947).
Нобелевская премия(1918).
Планк пришел к выводу,

Формула Планка
По теории Планка, энергия кванта W прямо пропорциональна частоте света

Законы фотоэффекта
Фотоэффект — это испускание электронов веществом под действием света

Законы фотоэффекта
Кривые показывают, что при достаточно больших положительных напряжениях на аноде

Законы фотоэффекта
Обобщение экспериментальных результатов привело к установлению следующих законов фотоэффекта:

Законы фотоэффекта.
Все эти закономерности фотоэффекта в корне противоречили представлениям классической

Квантовая теория фотоэффекта
Выход был найден А.Эйнштейном в 1905 г. Теоретическое объяснение

Квантовая теория фотоэффекта
Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов,

Квантовая теория фотоэффекта
Электромагнитная волна состоит из отдельных порций – квантов,