Зависимость между длиной световой волны и частотой электромагнитных колебаний

Конспект лекций по физике

Раздел 5

Волновая оптика.

Квантовая оптика.

Физика атома.

Эволюция Вселенной

Д.Н. Пафомов

Санкт-Петербург

2012 г

Оглавление

Волновая оптика................................................................................................................ 4

Электромагнитная природа света. Зависимость между длиной световой волны и частотой электромагнитных колебаний 4

Световой поток, сила света, освещенность, яркость........................................... 5

Принцип Гюйгенса. Законы отражения и преломления света......................... 6

Когерентность и монохроматичность. Интерференция света.......................... 9

Дифракция света в щели и в дифракционной решетке..................................... 11

Понятие о поляризации света.................................................................................. 13

Понятие о голографии................................................................................................ 15

Дисперсия света. Разложение белого света призмой. Цвета тел. Виды спектров. Спектральный анализ 18

Электромагнитное излучение в различных диапазонах длин волн.

Понятие о парниковом эффекте............................................................................... 20

Оптические приборы.................................................................................................. 21

Зеркала…………………………………………………………………………21

Линзы…………………………………………………………………………..25

Квантовая физика. Квантовая оптика..................................................................... 29

Квантовая гипотеза Планка. Распределение энергии в спектре излучения 29

Лазер………………………………………………………………………… 31

Внешний фотоэффект и его законы. Внутренний фотоэффект. Применение фотоэффекта в технике. Давление света. 36

Физика атома................................................................................................................... 39

Радиоактивность. Опыты Резерфорда. Планетарная модель

атома. Постулаты Бора............................................................................................ 39

Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц................... 41

Биологическое действие радиоактивных лучей................................................ 42

Состав ядер. Общие сведения об элементарных частицах.

Ядерные силы. Дефект массы. Энергия связи..................................................... 43

Деление тяжелых атомных ядер............................................................................. 45

Эволюция Вселенной....................................................................................................... 48

Термоядерный синтез. Эволюция звезд................................................................ 48

Понятие о космологии. Строение и развитие Вселенной................................ 51

А н н о т а ц и я

Настоящий конспект лекций разработан на факультете среднего профессионального образования Санкт-Петербургского университета информационных технологий, механики и оптики, рассмотрен предметно-цикловой комиссией естественнонаучных дисциплин и рекомендован для использования в учебном процессе факультета.

Конспект лекций предназначен для студентов учреждений среднего профессионального образования, закончивших не менее 9 классов общеобразовательной школы.

В конспекте рассмотрены следующие темы: волновая оптика, квантовая оптика, физика атома и понятие об эволюции Вселенной. Полнота изложения тем соответствует требованиям программы средней школы.

Волновая оптика

Электромагнитная природа света.

Зависимость между длиной световой волны и частотой электромагнитных колебаний

Часть физики, рассматривающую световые явления, называют оптикой (от греческого “оптикос” - зрительный), а сами световые явления называют оптическими.

Голландский ученый Гюйгенс создал волновую теорию света, а Максвелл выдвинул гипотезу об электромагнитной природе света, которая и была подтверждена многими опытами. Согласно этой теории всякое световое излучение является электромагнитными волнами. К видимому световому излучению относятся электромагнитные волны с частотой излучения от Гц (красный) до Гц (фиолетовый). В этом интервале каждой частоте соответствует свой цвет излучения.

Длина световой волны всегда может быть вычислена по формуле: .

760 нм – красный цвет

Наиболее точный результат измерения скорости света в воздухе механическими способами получил американец Майкельсон.

Источник света

Приемник света (труба)

Рисунок 1. Метод измерения скорости света по Майкельсону

На центробежной машине (рисунок 1) был установлен барабан с зеркальными гранями, число которых обозначим К. Три зеркала размещались так, чтобы через приемник света можно было отчетливо видеть свет от источника света. Расстояние от барабана до зеркала З₁ составляло 35,4263 км, и было тщательно измерено с точностью до 1 см. Если барабан начинали вращать, изображение исчезало. С постепенным увеличением скорости вращения барабана при некотором числе оборотов n в минуту наблюдатель снова отчетливо видел изображение источника света. Это означало, что пока свет шел между зеркалами, барабан успевал повернуться ровно на 1 грань. Тогда время поворота В результате Майкельсон установил, что скорость света в вакууме С=299796 ± 4 км/с.

Наиболее точное на сегодня экспериментально полученное значение скорости света в вакууме: С = 299 792 456,2±0,2 м/с.

Скорость распространения электромагнитных волн в какой-либо среде зависит от свойств окружающей среды и выражается:

, в вакууме: .

Величину, характеризующую зависимость скорости распространения света от рода среды, называется оптической плотностью среды. Она измеряется численным значением абсолютного показателя преломления среды .

Для воздуха n=1,003, т.е. можно считать, что скорость света в воздухе почти равна скорости света в вакууме.

Поскольку при попадании света из вакуума в любую другую среду скорость света уменьшается, а частота (цвет) остается постоянной, то значит длина волны света тоже уменьшается.

Поиск по сайту: