- •§ 2. Эффект Комптона. 46
- •Раздел 1. Основные положения оптики. § 1. Введение.
- •Почему мы видим именно в диапазоне 380 - 760 нм.? § 2. Электромагнитные волны.
- •§ 3. Поперечность электромагнитных волн.
- •§ 4. Решение волнового уравнения.
- •Комплексные функции.
- •Решения действительные и комплексные.
- •§ 5. Излучение диполя.
- •§ 6. Характеристики электромагнитных волн.
- •§ 7. Энергетические характеристики.
- •§ 8. Фотометрия и фотометрические величины
- •§ 9. Геометрическая оптика.
- •Преломление и отражение света.
- •Раздел 2. Интерференция света. § 1. Сложение волн.
- •Как сложить две комплексные величины?
- •Рассмотрим два случая:
- •§ 2. Опыт Юнга.
- •§ 3. Когерентность.
- •§ 4. Интерферометры.
- •§ 5. Интерференция в тонких пленках
- •§ 6. Многолучевая интерференция
- •§ 7. Применение интерференции
- •Голография. § 8. Основные методы получения и наблюдения интерференции.
- •Когерентность.
- •§ 2. Дифракция Френеля.
- •§ 3. Критерий Релея. Разрешающая способность оптических приборов.
- •Критерий Релея:
- •§ 4. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа - Бреггов.
- •§ 5. Голография.
- •Раздел 4. Распространение света в веществе. § 1. Классическая электронная теория движения оптических электронов.
- •§ 2. Дисперсия света.
- •§ 3. Поглощение света.
- •§ 4. Поляризация света.
- •§ 5. Поляризация света при отражении. Угол Брюстера.
- •§ 6. Двойное лучепреломление.
- •§ 7. Вращение плоскости поляризации.
- •§ 8. Рассеяние света в оптически неоднородных средах.
- •Раздел 5. Генерация света. § 1. Тепловое излучение.
- •§ 2. Характеристики теплового излучения.
- •§ 3. Закон Стефана-Больцмана и закон Вина. Формула Релея-Джинса.
- •§ 4. Формула Планка.
- •Раздел 6. Фотоны. § 1. Тормозное рентгеновское излучение.
- •§ 2. Фотоэффект.
- •§ 3. Опыт Боте.
- •§ 4. Эффект Комптона.
- •Раздел 7. Элементы квантовой оптики. § 1. Внешний фотоэффект.
- •§ 2. Эффект Комптона.
- •§ 3. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа.
- •§ 4. Спектральная излучательная способность абсолютно черного тела.
- •§ 5. Законы теплового излучения.
- •§ 6. Оптическая пирометрия.
- •Яркостная температура.
§ 5. Излучение диполя.
Процесс возбуждения электромагнитных волн какой-либо системой в окружающем пространстве называется излучением этих волн, а сама система называется излучающей. Поле электромагнитных волн называется полем излучения. Согласно классической электродинамики электромагнитные волны возбуждаются электрическими зарядами, движущимися с ускорением. Простейшей излучающей системой является электрический диполь, момент p которого изменяется со временем.
либо p, либо является функцией времени.
Мощность излучения:
Направление излучения:
Зависимость I() при фиксированном r называют полярной диаграммой.
§ 6. Характеристики электромагнитных волн.
Рассмотрим физические величины, описывающие электромагнитную волну на примере простейшей волны
Амплитудой колебаний называется максимальное значение напряженности поля в данной точке.
Величина (t - kr +0) называется фазой. Она определяет значение в данной точке в момент времени t .
0 - начальная фаза - фаза волны в точке r = 0, t = 0.
Поверхность одинаковой фазы называется волновой поверхностью.
Период Т -минимальное время, через которое вектор повторяет свое значение.
Частота - число колебаний в единицу времени.
Длина волны - минимальное расстояние между точками вдоль направления распространения z, в которых вектор колеблется синхронно (с одинаковой фазой).
Волновое число - - число длин волн, укладывающихся на отрезке длиной 2.
Волновой вектор - вектор, модуль которого = k, а направление совпадает с направлением нормали к волновой поверхности. В изотропной среде вектор совпадает с направлением распространения света.
§ 7. Энергетические характеристики.
Одной из главных характеристик является энергия, переносимая электромагнитной волной
Плотность электромагнитной энергии - энергия, заключенная в единице объема.
Поток энергии - энергия протекающая через единичную поверхность в единицу времени.
Плотность потока
Перенос энергии характеризуется вектором Умова-Пойтинга
Его направление показывает направление переноса энергии, а модуль - это плотность потока энергии, т.е. энергия переносимая в единицу времени, через единицу площади, перпендикулярной лучу.
Интенсивностью света называется среднее значение потока энергии в данной точке:
Усреднение берется потому, что вектор колеблется с частотой 2, и зарегистрировать такие колебания нельзя ни глазом, ни другим фотоприемником. Приборы регистрируют усредненный по времени световой поток, который и называется интенсивностью. Поскольку вектор Е однозначно определяет вектор H, то поток можно выразить только через напряженность электрического поля. Учитывая, что
Интенсивность света I пропорциональна квадрату амплитуды вектора E , или квадрату модуля вектора E0.
Энергия электромагнитной волны связана с амплитудой колебаний, а распределение фазы позволяет определить направление распространения. Как направлены лучи? В изотропных средах лучи перпендикулярны волновым поверхностям. Зная расположение волновых поверхностей можно построить лучи и наоборот. Маленькое отверстие испускает сферическую волну. На больших расстояниях когда R значительно больше размеров источника волна будет сферической, а если кривизна мала то можно считать плоской. Энергия вдоль разных лучей может переноситься разная. В неоднородных средах где показатель преломления n=n(x,y,z), лучи искривляются , причем загибаются в сторону с большим n. Можно провести аналогию с эквипотенциальными поверхностями и линиями напряженности E. В однородной среде - прямые, в неоднородной ( атмосфера, теплый воздух, стекловолокно ) - искривленные.
Индикатриса излучения - диаграмма в полярной системе координат, указывающая интенсивность света, излучаемую в заданном направлении.