- •1) Основные законы геометрической оптики
- •2) Зеркала. Построение изображений в зеркалах.
- •3)Формула тонкой линзы. Рассеивающие и собирающие линзы. Построение изображений в линзах и зеркалах.
- •4) Лупа, микроскоп, телескоп.
- •5) Интерференция света. Когерентность световых волн. Степень монохроматичности световых волн. Время и длина когерентности. Длина пространственной когерентности.
- •6) Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Оптическая длина пути.
- •7) Интерференция света в тонких пленках. Полосы равного наклона, полосы равной толщины.
- •8) Просветление оптики. Применения интерференции
- •9) Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.
- •11) Дифракционная решетка и спектральное разложение. Критерий Рэлея для разрешения спектральных линий. Разрешающая способность оптических и спектральных приборов.
- •12) Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэггов для дифракции рентгеновских лучей. Основы рентгеноструктурного анализа.
- •13) Понятие о голографии. Применения голографии.
- •14) Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса.
- •15) Поляризация света при отражении от диэлектрика. Угол Брюстера. Физический смысл закона Брюстера.
- •16) Изотропные и анизотропные среды. Оптическая анизотропия. Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы.
- •17)Ход лучей в поляризационной призме Николя.
- •18) Линейный дихроизм и поляроиды.
- •19. Вращение плоскости поляризации. Оптическая активность.
- •20. Интерференция поляризованного света. Применение поляризованного света.
- •21.Искусственная анизотропия под действием механических напряжений. Явление фотоупругости.
- •22.Электрооптические и магнитооптические явления (эффект Керра и эффект Коттон- Мутона)
- •23.Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Спектры поглощения.
- •24. Взаимодействие света с веществом. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсии.
- •25. Групповая и фазовая скорости. Электронная теория дисперсии света.
- •26.Рассеяние света (явление Тиндаля, закон Рэлея). Излучение Вавилова-Черепкова. Эффект Допплера.
- •27.Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Правило Прево и закон Кирхгофа
- •28.Законы излучения абсолютно черного тела: закон Стефана-Больцмана, закон смещения Вина. Противоречия классической физики
- •30.Внешний фотоэффект, законы Столетова для фотоэффекта. Энергия и импульс световых квантов. Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.
- •31) Давление света. Опыты Лебедева. Квантовое и волновое объяснения давления света.
- •32) Эксперименты, подтверждающие квантовый характер излучения. Линейчатые спектры атомов. Опыт Франка и Герца. Опыт Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана. Эффект Штарка.
- •33) Постулаты бора. Опыты Резерфорда.
- •34)Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Спин электрона. Спиновое квантовое число.
27.Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Правило Прево и закон Кирхгофа
Тепловым излучением называют электромагнитное излучение тела, обусловленное возбуждением его атомов или молекул вследствие их теплового движения. Этот вид излучения происходит за счёт той части внутренней энергии тела, которая связана с беспорядочным движением его частиц. Тепловое излучение происходит с поверхности всех тел при любых температурах и на всех длинах волн. Ему всегда соответствует сплошной спектр излучения. С возрастанием температуры тела интенсивность его излучения увеличивается. При этом изменяется и соотношение энергий лучей различных длин волн.
Яркими примерами теплового излучения служат излучения Солнца, свечение лампы накаливания, углей костра или конфорки электроплиты.
В пирометрии излучения в качестве энергетических величин, характеризующих тепловое излучение тел, применяют энергетическую светимость Rt и энергетическую яркость ВТ.
Энергетическая светимость RT (Вт/м2) - это величина, равная отношению потока излучения dФ, испускаемого в полусферу элементом поверхности, к площади этого элемента dS при температуре Т:
Спектральная плотность энергетической светимости [Вт/(м2-м)] равна отношению энергетической светимости dRT в рассматриваемом малом спектральном интервале длин волн к ширине dλ этого интервала:
Энергетическая яркость ВT [Вт/(м2-ср.)] элемента поверхности в данном направлении представляет отношение потока излучения dФ к произведению телесного утла dΩ., в котором он распространяется, и площади проекции площадки dS на плоскость, перпендикулярную направлению излучения:
где угол α – угол между направлением потока излучения dФ и нормалью к площадке.
Спектральная плотность энергетической яркости ЬλT [Вт/(м2.ср.м)] равна:
абсолютно чёрное тело (или просто чёрного тела), т.е. такой тепловой излучатель, который при заданной температуре имеет максимально возможную спектральную плотность энергетической светимости по сравнению с другими тепловыми излучателями, находящимися при той же температуре, что и черное тело. Абсолютно черное тело полностью поглощает всё падающее на него излучение независимо от его спектрального состава, направления падения и поляризации.
Закон Кирхгофа. Отношение спектральной плотности энергетической светимости к коэффициенту поглощения не зависит от природы тел, является для всех тел одной и той же (универсальной) функцией длины волны (частоты) и температуры и равно спектральной плотности энергетической светимости абсолютно
черного тела
Правило Прево Если два тела поглощают разные энергии, то и излучение, испускаемое этими телами, тоже должно быть различным.
Wпогл=Wизл
dWпогл=dWизл
28.Законы излучения абсолютно черного тела: закон Стефана-Больцмана, закон смещения Вина. Противоречия классической физики
URt=gTa (Ю)
Энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени температуры Т.
Константу σ называют постоянной Стефана-Больцмана. Ее экспериментальное значение равно σ = 5,67 • 10-8 Вт / (м2 К4).
Длина волны Лтах, но которую приходится максимальная спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела, обратно пропорциональна температуре Т.
Экспериментальное значение константы b равно Ъ = 2,898 • 10-3 м • К.
Этот закон устанавливает, что с повышением температуры абсолютно черного тела, максимум функции гХТ смещается в сторону
более коротких длин волн.
29.Квантовая гипотеза и формула Планка. Оптическая пирометрия.
Планк сделал предположение, совершенно чуждое классическим представлениям, а именно, допустить, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии (квантов), величина которых пропорциональна частоте излучения v: ε = hυ.
Коэффициент пропорциональности h получил название постоянной Планка: h = 6,6261 • 10-34 Дж- с.
Согласно соотношению ω = 2πv энергию кванта можно записать в виде: ε=ћυ где ћ=h/2π.
Система гармонических осцилляторов находится в состоянии термодин. Равновесия, при котором энергии этих осцилляторов могут изменяться дискретно, т.е. порциями, пропорциональными квантами энергии <Wкв>
Основы опт пирометрии. Оптико-электронные приборы предназначены для бесконтактного измерения температуры, наз. Пирометрами.
Принцип их действия основан на использовании зависимости мощности и спектр. Состава инфракрасного излучения от температуры.
Пирометры излучения измеряют непосредственно не температуру, а излучение.
Пирометры градуируют в значениях температуры на основании известных законов черного тела.
Энергетич. Яркость численно равна отношению светового потока к площади светящейся поверхности в единичном телесном угле. B=dФ*dΩ/dS
Радиационная температура: Под радиационной температурой Тр реального тела понимают такую температуру черного тела, при которой его энергетическая яркость В°тр по всему диапазону длин волн от А} = 0 до А? = ос равна энергетической яркости Вт рассматриваемого реального тела с истинной температурой Т, т.е.
• Яркостная температура: Яркостной температурой Тя реального тела называется такая температура черного тела, для которой для данной длины волны Ао оно имеет ту же спектральную плотность энергетической яркости, что и рассматриваемое реальное тело с истинной температурой Т при той же длине волны Ао ■
Цветовая температура: Цветовая температура Тс реального тела - это температура черного тела, при которой относительное распределение спектральной плотности энергетической яркости черного тела и реального тела при истинной температуре Т максимально близки, т.е. отношение спектральных плотностей яркости при двух заданных длинах волн А, и А? одинаково.