- •Уравнения максвела. Электромагнитные волны
- •1. Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Ток смещения.
- •2. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Электромагнитное поле.
- •3. Волновые уравнения для электромагнитного поля и их решения. Скорость распространения электромагнитных волн в средах. Основные свойства электромагнитных волн.
- •4. Энергия и поток энергии электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга.
- •5. Изучение диполя. Диаграмма направленности.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Распространение света через границу двух сред
- •2. Полное внутреннее отражение. Световоды.
- •Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Интерференция света
- •Интерференция света. Когерентность и монохроматичность
- •2. Пространственная когерентность. Радиус когерентности.
- •3. Оптическая длина пути. Расчет интерференционной картины о двух когерентных источников.
- •4. Полосы равной толщины и равного наклона.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Дифракция света
- •1. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.
- •2. Дифракция Фраунгофера на одной щели.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Поляризация света
- •1. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации. Степень поляризации.
- •Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
- •4. Поляроиды и поляризационные призмы. Поляризаторы и анализаторы.
- •5. Искусственная оптическая анизотропия. Эффект Керра.
- •6. Вращение плоскости поляризации.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Дисперсия света. Поглощение света.
- •Дисперсия света. Методы наблюдения дисперсии. Нормальная и
- •2. Электронная теория дисперсии.
- •Затруднения электромагнитной теории Максвелла.
- •Поглощение света, спектр поглощения. Цвета тел.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Спектр колебаний. Разложение фурье.
- •Спектр и спектрограмма функции.
- •Разложение Фурье. Понятие о гармониках.
- •Спектральное разложение несинусоидального периодического сигнала.
- •Вопросы для самоконтроля.
Распространение света через границу двух сред
План
Электромагнитная природа света. Принцип Гюйгенса. Абсолютный показатель преломления. Законы отражения и преломления. Относительный показатель преломления
Полное внутреннее отражение. Световоды.
Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики.
Свет с волновой точки зрения, как уже отмечалось в Лекции №30,
п.3, - электромагнитная волна. С одной стороны светого диапазона шкалы электромагнитных волн – рентгеновское излучение (за ультрафиолетовой областью). Что же касается видимого света, то это достаточно узкий интервал длин электромагнитных волн, заключенных примерно между 400 и 800 нм. Они действуют непосредственно на человеческий глаз и вследствие этого, указанный интервал играет особую роль для человека.
Принцип Гюйгенса устанавливает способ построения фронта волны в момент + по известному положению в момент (рис. 31.1).
Каждая точка, до которой доходит волновое движение, служит центром
вторичных волн; огибающая этих волн
дает положение фронта волны в следующий
момент времени.
Принцип Гюйгенса позволяет достаточно
просто в ряде случаев построить волновые
фронты и определить направление
распространения волн при отражении,
преломлении и т.п. (Мы будем использовать
этот принцип при изучении темы
«Поляризация света».)
Рис. 31.1
Законы отражения и преломления.
Линии, вдоль которых распространяется световая энергия, называется лучами. В изотропных средах направление распространения световой энергии совпадает с направлением волнового вектора . (Напомним, что вектор . равный по модулю волновому числу = 2πۤ/λ и имеющий направление по нормали к волновой поверхности)
ℰ
ℰ
ϑ
ϑ΄
ϑ˝
Рис. 31.2
распространяющейся во втором диэлектрике
плоской преломленной волны (
)
возникает плоская отраженная волна,
распространяющаяся в первом диэлектрике
(
);
- единичный вектор нормали к поверхности
раздела. Плоскость, в которой лежат
вектора
и
называется
плоскостью падения волны. Энергия, которую несет с собой падающий луч, распределяется между отраженным и преломленным лучами. На рис. 31.2 ϑ, ϑ΄и ϑ˝ собственные углы падения, отражения и преломления световой волны.
Отношение скорости световой волны в вакууме к фазовой скорости υ в некоторой среде называется абсолютным показателем преломления этой среды и обозначается .
= с / υ
Т ак как υ = 1/ ℰ∙μ∙ℰ ∙μ (см. лекцию №39), а для вакуума ℰ = 1, μ = 1 и с = 1/ ℰ μ , то υ = с / ℰμ , отсюда = ℰμ .
Для прозрачных веществ можно считать μ 1, тогда
ℰ
Законы отражения и преломления. Относительный показатель
преломления.
Закон отражения света: отраженный луч лежит в одной плоскости с па
д
ϑ = ϑ΄
Закон преломления: преломленный луч лежит в одной плоскости с па
д
З
Замечание. законы отражения и преломления вытекают из так называемого принципа Ферма (французский ученый, 17 век, не путать с теоремой Ферма). Он представляет в геометрической оптике аксиому, именуемую принципом кратчайшего оптического пути (или минимального времени распространения) – утверждение, что луч света всегда распространяется в пространстве между двумя точками по тому пути, вдоль которого время его прохождения меньше, чем вдоль любого из других путей, соединяющих эти точки.