1. Динаміка матеріальної точки. Закони Ньютона. Закон всесвітнього тяжіння. Закони Кеплера. Принципи відносності Галілея та Ейнштейна. Центробіжна і коріолісова сили. 4 страница

27 Продовження
величини в часі Індикатриси фотометричної величини Спектрального розподілу фотометричної величини Засобом вимірювання фотометричних величин служать фотометри. Терміном поляризація електромагнітної хвилі або поляризація світла описується просторова орієнтація електричної складової електромагнітної хвилі - вектора напруженості електричного поля. Електромагнітна хвиля в порожнечі завжди поперечна, тобто вектор напруженості електричного поля перпендикулярний до напрямку розповсюдження хвилі. Однак, при цьому залишаються ще дві різні незалежні можливості орієнтації напруженості. Більш того, цей вектор може змінювати свою орієнтацію з часом. Електромагнітні хвилі в залежності від виду поляризації поділяються на неполяризовані лінійно-поляризовані циклічно-поляризовані еліптично поляризовані При падінні хвилі на плоску поверхню розділу двох середовищ зручно виділити s-поляризацію й p-поляризацію. Фазова і групова швидкості світла в речовині. Швидкість переміщення заданої фази хвилі у будь-якому напряміназивають фазовою швидкістю . Якщо у вакуумі швидкості різних частот однакові, то у будь якому середовищі вони для різних частот різні. Виникає необхідність розрізняти фазову та групову швидкість світла. Швидкість передавання енергії, а отже і швидкість переміщення максимуму амплітуди світлового пучка називають груповою швидкістю світла. Залежність між груповою і фазовою швидкістю світла: - групова швидкість.

28 Початок		40 Початок
З повсякденного досвіду відомо, що чим більше за лампочки включено в кімнаті, тим більше освітленість предметів, що знаходяться в ній. Проте виявляєтся, що при зустрічі двох світлових потоків, що витікаючих з одного джерела і розповсюджуються далі по одному направленню, відбувається явище посилення або, ослаблення світла. Така взаємодія двох "проміння носить назву інтерференції світла. Посилення і ослаблення світла відбувається унаслідок того, що світлові хвилі (аналогічно коливанням, що розповсюджуються на поверхні води від двох джерел) можуть зустрічатися так, що їх фази співпадатимуть (рис2), або так, що фази їх будуть протилежні (рис.3; тут А1 і А2 — амплітуди коливань, що складаються, А — результуючого коливання). Звичайно, можуть бити і проміжкові випадки. Явище інтерференції світла (як і інших воля) спостерігається лише тоді, коли частоти у обох проміння однакові і різниця фаз під час взаємодії світла зберігається, тобто має весь час одне і те ж значення. У противному випадку відбувається просте складання коливань. Англійський учений Томас Юнг першим прийшов до геніальної думки про те, що колір тонких плівок можна пояснити додаванням хвиль 1 і 2, одна з яких відбивається від зовнішньої поверхні плів­ки, а друга — від внутрішньої (мал.1). При цьому світлові хвилі інтерферують одна з одною — додаються, внаслідок чого в різних точках простору спостерігається підсилення або послаблен­ня результуючих світлових коливань. Наслідок інтерференції (під­силення або послаблення результуючих коливань) залежить від товщини плівки і довжини хвилі. Світло підсилюватимет ь с я, коли заломлена хвиля 2 відстане від відбитої хвилі 1 на ціле число довжин хвиль. Якщо ж друга хвиля відстане від пер­шої на половину довжини хвилі або на непарне число півхвиль, то світло п о с л а б ш а є. Юнг також зрозумів, що відмінність кольорів пов”язана з тим, що хвилі світла мають різну довжину (або різну частоту). Потокам світла різного кольору відповідають хвилі різної довжини. Для взаємного підсилення (або гасіння) хвиль, що різняться між собою довжиною, потрібна різна товщина плівки. Отже, якщо плівка в різних місцях має неоднакову товщину, то від освітлення її білим світлом повинні з”являтися різні кольори. Застосування інтерференції дуже важливе і широке. Є спеціальні прилади — інтерферометри, дія яких грунтується на явищі інтерференції. їх призначення різноманітне: точне вимі­рювання довжини	39 Типи взаємодії та класи елементарних частинок. Методи реєстрації елементарних частинок. Частинки та античастинки. Нейтрино. Кварки. Елементарна частинка- це найпростіші складові частини матерії. Протон стабільна елементарна частинка позитивно заряджена, з половинчатим спіном. Нейтрон-нейтральна елементарна частинка з S=1/2 Mp=1836me Mn=1.67*10^-27кг~1838.5me Позитрон-елементарна частинка, me=9.1*10^-31кг, S=1/2 Античастинка-специфічна партнери елементарних часток. античастинки мають туж масу 0спін,час життя, але всі заряди квантових числа протилежні за знаком. Кварки – фундаментальні частинки, ферміони з яких побудовані ввсі адрони. S=1/2. кварки мають такі кольори: верхній, нижній, чарівний, уявний	40. Силові поля. Рівняння руху. Початкові умови. Задача Кеплера-Ньютона. Силове поле – це буде таке відображення точок , у множину силових векторів . х-береться з області, де зосереджене поле, v-береться з множини швидкостей. t-береться з області зміни аргументів. Потенціальні силові поля: Стаціонарні і нестаціонарні. Елементарна робота dA сили F на переміщенні dr. Стаціонарне потенціальне поле - умови стаціонарності rot F = 0 – необхідна і достатня умова стаціонарності потенціального поля. Нестаціонарне потенціальне поле rot F(x,y,z,t)=0 – необх. і дост. умова потенціальності поля. F(x,y,z,t)=-grad U(x,y,z,t) Приклад потенц. сил: 1. Центральні сили – сила, лінія дії якої під час руху матеріальної точки весь час проходить через нерухому точку, яка називається центром сили. F(r)=Ф(r)nr Ф(r)>0 -відштовхування Ф(r)<0 – притягання 2. Гіроскопічні сили – це сили, які залежать лінійно від швид. руху частинки і направлені перпендикулярно до цієї швидкості. 3. Дисипативні сили – сили які діють з боку середовища на рухому в цьому середовищі точку, і завжди напрямлені проти шв. руху точки в цьому середовищі. 1.

40 Продовження		28 Продовження
Рівняння руху - р-ння руху під дією дисипативної сили. - р-ння руху під дією сили тяжіння та опору. - р-ння руху під дією гравітаційної сили. - р-ння руху під дією сили між пластинками конденсатора. - р-ння руху під дією магнітного поля. - р-ння руху під дією електромагнітного поля. Початкові умови Задача Кеплера-Ньютона – або задача про рух матеріальної точки, в центральносиметричному полі, коли сила обернено пропорційна квадрату відстані до центра сили. , α>0 – притягання, α<0 – відштовхування. Розглянемо частинки під дією конкретної сили. - сила тяжіння - Кулонівська сила Якщо , то потенціал буде: U(r)=-(α/r) - траєкторія руху. «+» - притягання «-» - відштовхування e>1 – гіпербола, e - ексцентриситет кривої. e=1 – парабола 0<e<1 – еліпс e=0 – коло Закони Кеплера 2. Кожна планета рухається по уліпсу, в одному з фокусів якого знаходиться сонце. 3. Секторна швидкість є величина стала.		світлових хвиль, вимірювання показника залом­лення газів тощо. Є інтерферометри спеціального призначення. Перевірка якості обробки поверхонь. За допомогою інтерфе­ренції можна оцінити якість шліфування поверхні виробу з точністю до ^1/10довжини хвилі, тобто з точністю до 10^-6 см. Для цього требаутворити тонкий прошарок повітря між поверхнею зразка і дуже гладкою еталонною пластиною (мал.1). Тоді нерівності поверхні до 10^-6 см спричинять помітні викривлення інтерференційних смуг, що утворюються внаслідок відбивання світла від поверхні, яку пе­ревіряють, і нижньої грані ета­лонної пластини.

29 Початок		31 Початок r
29. Дифракція світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракція Френеля і Фраунгофера. Дифракційна гратка. Похиле падіння променів на гратку. Дифракція рентгенівських променів. Дифракція на ультразвукових хвилях. Дифракція – оптичне явище пов’язане із зміною напрямків поширення світлових хвиль (порівняно з напрямком передбаченим геометричною оптикою) та просторовим перерозподілом їх інтенсивності під впливом перешкод та неоднорідностей на їх шляху. Принцип Г-Ф – є основним принципом хвильової оптики і дозволяє досліджувати питання, які відносяться до інтенсивності результуючої хвилі в різних напрямках. Дифракція, в якій не можна знехтувати кривизною поверхонь хвиль назив.дифракцією Френеля. Дифракція Фраунгофера – це дифракція яка спостерігається на нескінченно віддалені відстані від перешкод на яку падає світло нескінченно віддаленого джерела. Якщо довжина хвилі λ, порівняно з усіма відстанями перешкоди мала, то падаючу хвилю можна рахувати плоскою. Тому дифракція Фраунгофера назив. Дифракцією в параоьних пучках. Принцип Гюйгенса-Френеля: В будь-якій точці, яка знаходиться поза поверхнею σ, світлова хвиля яка збуджується джерелом S1 може бути представлена як результат суперпозиції когерентних вторинних хвиль, які випромінюються елементарними уявними джерелами які неперервно розділені вздовж допоміжної поверхні σ. Дифракційна гратка- оптичний прилад представляючий собою структури з великою кільк. Регулярно розташованих на яких відбувається дифракція(парал та рівновіддалених штрихів нанесених на плоску або вгнуту оптичну поверх).	30.Відбивання та заломлення світла на межі двох діелектриків. Повне відбивання світла. Світловоди. Нормальна та аномальна дисперсія. Методи спостереження дисперсії світла. Поглинання світла. Закони Бугера та Бугера-Ламберта-Бера. Коефіціент та показник поглинання. Закони відбив св: 1) Падаючий та відбитий промені лежать в одній нормальній до ганиці площині площині. 2)Кут відбивання між променем і нормаллю рівен куту падіння. Світловод (світлопровід)- закритий пристрій для напрямку передачі світла, Є такі типи світловодів: лінзовий волокно від та гнучкий волокно від З-н Бугера (I=I0*e^-^λd) де λ-показн поглинання. Відношення потоку випромінювання що поглинулося тіло до потоку випромінювання упавшого на тіло. наз коефіцієнтом поглинання. Показником поглинання наз величина обернена до відстані на якій потік випромінювання довжини хвилі утворюючий паралельний пучок що послаблюється в середовищі в е раз	31. Подвійне променезаломлення. Звичайний та незвичайний промені. Поляризаційні прилади. Пластинки в четвертину хвилі і півхвилю. Обертання площини поляризації в оптично активних середовищах. Подвійне променеве залом-ня розвоєння світлових променів при проходженні через анізотропічне середовище, яке відбувається в зале-сті показ заломлення від напрямку електричного вектора світлової хвилі. Прицьому обидва з подвоєних променів є плоскополяризованими у взаємно перпен-них площинах. Подвійну променеву зал викорис для утворення поляр. світла. Штучне подвійне пром зал: 1. оптично ізотропне тіло при його деформації встановлюється оитично анізотропним. Макси-не різ-ця в показ заломлення для звич і для незвичайних променів перпендик до оптичної осі і зал від степеня диформації no – neo = k- нормальна напруга, k-коеф пропор, зал від влас-ті тіла. 2. оптисно ізотропним діелектрик може стати опт анізотромним при внесені його в зовн електорстат поле. Це явище є ефектом Керра:B=k/,-довж хв у вакуумі, B-стала Керра. 3. виникнення штучної оптич анізотропії у ізотропній речовини під дією сильного однорідного зовн магнітногополя, наз ефектом Куттона. Різ-ця пок заломлення для звичайного і незвичайного зал від напруженості маг-го поля H: neo – no = k – H^2. 1) Призма Ніколя і вона являє собою призму із ісландського шпату, вирізану як показано на рисунку. По лінії АА^’ призма розрізається і склеюється канадським бальзамом, показник заломлення n=1,55. Оптична вісь складає кут 48º із вхідною гранню. При проходячому куті падіння на грань призми звичайний промінь терпить повне внутрішнє відбивання. На прошарку канадського бальзаму і поглинеться почорненою нижньою гранню. Лінійна поляризція виходячого із призми світла рівна 29º

29 Продовження	30 Продовження	31 Продовження
При падінні монохроматичного паралельного пучка світла з довжиною хвиліλ під кутом α на дифракц гратку (мал) яка складається з щілини шириною b розділених непрозр проміжк відбувається інтерференція. Врезуль утвор максимуми по формулі (d(sinα+ sinβ)=mλ) деβ кут сіж нормаллю до гратки та напрямком розповсюдження дифракц пучка. Дифрак рентген випром явище виникаюче при пружному розсіюванні рентгенівського випромінювання в кристалах, аморфних тілах, що поширюється під певним кутом до падаючого пучка a(cosα-cosα0)=hλдеa,b,c-період крист b(cosβ-cosβ0)=kλ кутα-падаюч промін c(cosγ-cosγ0)=lλ кут α0 розс промен	Дисперсія світла – залежність оптичних хар. Речовини від частоти падаючого світла. Це головним чином дисперсії ∆n/∆ν показника заломлення n світла в речовині. При цьому вона називається нормальною, якщо із збільшенням частоти світла показник n збільшується, аномальною – коли зменшується. Нормальна дисп. спостерігається далеко від смуги поглинання, аномальна – на смугах. Дисперсія веде до розкладання білого світла прозорими призмами на кольоровий і частотний спектр. Дисперсія пояснюється поведінкою електронів в атомах речовини під дією елек. поля світлової хвилі, внутрішнього поля в цій речовині. Вимушені коливання електронів приводять до випромінювання ними вторинних світлових хвиль. Оскільки наведені дипольні моменти атомів залежать від частоти коливань електронів то відносна діелектрична проникність речовини (а з нею і n) залежать від частоти світла. Накладання падаючої хвилі на елементарні веде до зміни фазової швидкості хвилі (при нормальній дисперсії вона зростає із збільшенням довжини хвилі). Аномальна – коли із збільшенням частоти світлових хвиль показник заломлення зменшується. В електронній теорії дисперсії світла розв’язок задачі зводиться до знаходження зміщень в елктр. з масою m. у полі хв. з рівн. їхніх вимушених коливань mS = Fem-Fm+F, де Fem = lE0sinωt – сила дії світла на електрони FT=aS –сила опору електроном, що веде до затухання, F=-bS –квазіпружна сила, а,b – сталі.	2) Скорочена поляризаційна призма з повітряним прошарком. Вона виготовляється також з ісландського шпату. Штрихована лінія вказує напрям оптичної осі. Відношення А^’С/АС^’=0,9 (кут 2ω привершині ρ між двома променями світла які далі після відбивання збириються в точку М наз. апертурою). Апертура падаючого світлового пучка, при якому світло повністю поляризується складає 8º. 3) поляризаційна призма з лобовою гранню ┴ до ребер. Оптична вісь ║ АВ. Склейка здіснюється канадським бальзамом чи гліцерином (n=1,47) який є прозорим придатний для ближнього у ІФ, дані призми такі α=17º20^’, А^’С/АС^’=3,2, апертура 32º6^’. Призма також робиться із повітряним прошарком її дані α=50º А^’С/АС^’=0,85, апертура 8º6^’ 4) Подвійно заломлюючі призми. Призма із ісландського шпату(CaCO3) і скла. Оптична вісь ┴ до площини нахилу n0=1,66; nскла=1,49, n l =4, 8, 6... Звичайний промінь зпломлюється в шпаті і l виходить без відхилення, оскільки показник заломлення вибраний близьким до n l. Поляроїди являє собою плівку дуже сильно дихрот. кристалу – герипатити, одержав Герапатом в 1852р. Луска герапатиту товщиною 0,1 мм практично поглинає один з променів є лінійно поляризований. Використовуються поляроїди – автомобілі, для захисту від сліп’ячої дії зустрічних машин. Пластинки в ¼ хвилі, товщина якої задається співвідношенням , де...???? Пластинка в ½ хвилі: на виході з такої пластини коливання векторів H0 E0^’ і Ec^’ зсунуті по фазі на π...???

32. Фізичні основи методу голографічного запису зображень. Схеми запису та відновлення в тонкошарових та товстошарових голограмах. Застосування голограм як носіїв інформації. Голографія – це спосіб просторового зображення об’єкта (Габор 1948р.). Голографічне зображення тривимірне, піддається паралаксу при розгляді з різних положень, потребує аколімації ока при розгляді його рівновіддалених деталей, чим створюється повний ефект присутності. Голограма – це фотопластинка на якій записується результат інтерференції первинного когерентного променя, та розсіяного предметом променя від того самого джерела. Промінь від лазера L роздвоюється і одна його частина падає на дзеркало М і від нього на фотопластинку, друга падає на об’єкт О, голограму якого хочу дістати. Розсіяна об’єктом світлова хвиля також падає на пластинку. Оскільки обидва пучки мають просторову і часову когерентність, то накладаючись вони дають відповідну інтерференційну картинку на фотопластинці. Саме в цій інтерфракційній картинці і зберігається інформація про про світлову хвилю, розсіяну об’єктом. Голограми мать такі цікаві властивості: 1) негатив голограми дає таке саме зображення, як і позитив 2) частина голограми дає зображення всього об’єкта, як ціла голограма 3) на одній голограмі можна робити кілька інтерференційних знімків 4) кутова лінійна здатність голограми залежить від їхніх лінійних розмірів. Голографія широко застосовується в оптичній техніці (бачення крізь розсіюючі середовища, світлокопії), у тривимірній фотографії, обємному кіно і телебаченні.	33. Природа процесів розсіювання. Релеївське, молекулярне, мендельштам-брюлліенівське та раманівське розсіювання світла.	34. Класична та квантова теорії теплового випромінювання. Фотоефект, основні експериментальні закономірності та їх пояснення. Фотоелектричні приймачі світла. Люмінесценція світла, основні закономірності та застосування. Енергія любого виду ел маг випром в тому числі і світлового завжди склад із окремих порцій. Ці порції енергії наз квантами випромінювання і фотонами. Ен фотона залеж від частоти випром Е=hν. Світлу як і всім іншим видам ел маг випром притаманна як хвильова так і корпускулярна властивість. Фотоефект - це явище яке відбувається при освітленні світлом речовини і виходом ел з речовини. Фотоефект являється одним з проявів корпускулярної властивості світла. Вилітання електронів з освітлених тіл наз зовнішнім фотоефектом. З-ни зовнішнього фотоефекту: I. число електронів звільнених світлом за одну сек. пямо пропорційна світловому потоку II. найбільша швидкість вилітаючих ел не залежить від сили світла, а визначається частотою падаючого світла ця шв. визначається за р-ням Ейнштейна: III.для кожної речовини існує певна частота нижче якої фотоефект не спостеріг. Ця частота наз червоною межею фотоефекту hνr=A. Суть внутрішнього фотоефекту полягає в тому що при освітленні н/п і діелектрика від деяких атомів відриваються електрони які не виходять через поверхню тіла а залиш в середині нього.На явищі фотоефекту ґрунтується будова до фотоелементів, сонячних батарей. Люмінесценція - випромінювання яке представляє собою надлишок над тепловим випромінюванням тіла і продовжується на протязі часу що значно перевищує період світлових коливань. По виду збудження розрізняють фото-, рентгено-, катодо,- електро-, та хемілюмінесценцію

35 Початок
35. Фізичні процеси в оптичних квантових генераторах. Спонтанні та вимушені переходи, коефіціенти Ейнштейна. Інверсна заселеність рівнів. Принципова схема лазера. Характеристики лазерного випромінювання. Оптичними квантовими генераторами (лазерами) називаються пристрої, в яких здійснюється генерація та підсилення монохроматичних електромагнітних хвиль оптичного діапазону в результаті індукованого (вимушеного) випромінювання. Індуковане - це таке випромінювання електромагнітних хвиль, коли атом переходить із збудженого стану в основний під дією зовнішнього випромінювання (фотона). Така взаємодія фотона із збудженим атомом може бути, якщо енергія h v фотона рівна різниці рівнів енергій атома в збудженому і основному станах. Всяка заряджена частинка яка рухається з прискоренням випромінює електромагнітні хвилі інтенсивність яких прямо пропорційна квадрату прискорення або квадрату амплітуди відбувається між рівневі переходи, Ейнштейн запропонував характеризувати переходи за їхньою ймовірністю (коефіцієнт Ейнштейна). NiEi Bki hnik hnik hnki Aik Bik NkEk N-заселеність рівнів. Розподіл Больцмана Ni=N0 . Є 3 типи переходів: 1. Спонтанне випромінювання Аік – немає зовнішнього впливу, випромінювання не когерентне, бо кожний атом випромінює в різні боки. 2. Вимушене випромінювання Вік – когерентне (той же напрямок, частота, енергія, що і вимушуючи випромінювання). 3. Поглинання Вкі розмірність коефіцієнта Ейнштейна [с]=1/t експериментально визначається: 1. різниця інтенсивності яка входить і виходить при n=const; 2. по часу життя рівнів. При звичайних умовах заселеність Ni<Nk. Щоб збільшити кількість переходів з одного рівня треба створити інверсну заселеність: Ni>Nk. r(n)- об’ємна густина випромінювання. Коефіцієнт Ейнштейна - визначає число переходів, що випромінюються (поглинаються) за одиницю часу з розрахунку на один атом - термодинамічна рівновага. , якщо про логарифмуємо то . r(n)- об’ємна густина випромінювання. ; Pik- матричний елемент, -дипольний момент. Для водню Аік=10^8(с)^-1t =10^-8(c); Вік=Вкі- якщо не вироджений (gi=gk=1). - зв’язок між коефіцієнтами Ейнштейна. . Розглянемо будову і принцип дії газового геліи-неонового лазера. Основним його елементом є розрядна трубка, заповнена сумішшю газів -гелію та неону. Парціальний тиск гелію - 1 мм.рт.ст., неону - 0.1 мм.рт.ст. Атоми неону є випромінюючими, атоми гелію - допоміжними, необхідними для створення інверсної заселеності атомів неону. На мал.3 зображені енергетичні рівні атомів неону і гелію.

Дата добавления: 2015-10-21