Теория к разделу «ЭЛЕМЕНТЫ СОДЕРЖАНИЯ № 14»

(Электромагнитные колебания и волны. Элементы оптики)
I

Оптика – раздел физики, изучающий свойства и физическую природу света, а также его взаимодействие с веществом.

Свет – это видимое излучение.

Источники света – тела, от которых исходит свет (естественные и искусственные).

Точечный источник света – светящееся тело, размеры которого намного меньше расстояния, на котором мы оцениваем его действие. *, S

Световой луч – это линия, вдоль которой распространяется свет от источника.

Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно (резкие тени, прохождение света далекого источника сквозь небольшое отверстие и образование узкого светового пучка).

Тень – область пространства, в которую не попадает свет от источника.

Полутень – область пространства, в которую попадает свет от части источника света.

Законы отражения света:

• 
  падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения).
  
• 
  Угол отражения α равен углу падения β.
  

Плоское зеркало – плоская поверхность, зеркально отражающая свет.

Изображение является мнимым, так как образуется пересечением не самих отраженных лучей, а их продолжений.

Свойства изображений в плоском зеркале:

• 
  Мнимое изображение предмета располагается симметрично относительно зеркальной поверхности.
  
• 
  Размер изображения равен размеру самого предмета.
  

Преломление света – изменение направления его распространения при переходе из одной прозрачной среды в другую.

Законы преломления света:

• 
  падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.
  
• 
  Отношение синуса угла падения к синусу угла пре5ломления есть величина, постоянная для двух данных сред:
  

---

= n - относительный показатель преломления второй среды относительно первой. n =

Чем меньше скорость света в среде, тем более оптически плотной её считают. Среду с большим абсолютным показателем преломления называют оптически более плотной. Если свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную (например, из воздуха в воду или стекло), то угол падения больше угла преломления.

Линза - прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями.

Собирающая линза в середине толще, чем у краев, рассеивающая линза, наоборот, в средней части тоньше.

Главный фокус линзы – точка, в которой пересекаются лучи после преломления в собирающей линзе F (два). У собирающих линз фокусы действительные, у рассеивающих – мнимые.

Фокусное расстояние - расстояние между опт. центром линзы и фокусом F.

Изображения бывают:

• 
  прямыми и перевернутыми,
  
• 
  действительными и мнимыми,
  
• 
  увеличенными и уменьшенными.
  

Правила построения изображений в линзе:

• 
  Луч, проходящий через опт. центр линзы, не преломляется.
  
• 
  Лучи, параллельные главной оптической оси, после преломления собираются в фокусе.
  

D – оптическая сила линзы – величина, обратная фокусному расстоянию (дптр).

D=1/ F

Дисперсия - зависимость показателя преломления n вещества от его цвета (длины волны или частоты колебаний) λ_кр=8х10^-7 м λ_ф=4х10^-7м

В 1665 г. Ньютон начал производить опыты над солнечным светом: через круглое отверстие в ставне окна на стеклянную призму падал пучок солнечного света.    Пучок преломлялся в призме, и на экране отбрасывалось изображение с радужным чередованием цветов.

---

Белый свет (по Ньютону)—сложная смесь бесчисленного разнообразия лучей, преломляющихся в стекле в разной степени. Призма не изменяет белого света, а разлагает его на простые составные части, смешав которые можно снова восстановить первоначальную белую окраску.   Пространственное разделение простых цветов получается, как показал Ньютон, вследствие их различной преломляемости в призме.

II

Существование электромагнитных волн было теоретически предсказано англ. физиком Максвеллом в 1864 году. Максвелл ввел в физику понятие вихревого электрического поля и предложил новую трактовку закона электромагнитной индукции, открытой Фарадеем в 1831 г.:

Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты.

Максвелл высказал гипотезу о существовании и обратного процесса:

Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.

Эта гипотеза была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако из теории Максвелла вытекает ряд важных выводов:

• 
  Существуют электромагнитные волны, т. е. распространяющееся в пространстве и во времени электромагнитное поле. В отличие от мех. волн, которые могут распространяться только в упругих средах, электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме. В электромагнитной волне изменяются во времени и в пространстве напряженность электрического поля и индукция магнитного поля В.
  
• 
  Электромагнитные волны поперечны – векторы Е и В перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
  
• 
  Скорость электромагнитных волн в вакууме c является одной из фундаментальных физических постоянных = 300 000 000 м/с (3×10⁸ м/с). В природе со скоростью света распространяются (в вакууме) видимый свет и другие виды  электромагнитного излучения (радиоволны, рентгеновские лучи, гамма-кванты и др.).
  
• 
  Электромагнитные волны могут возбуждаться только ускоренно движущимися зарядами. 
  

---

Первое экспериментальное подтверждение теории Максвелла было дано примерно через 15 лет в опытах Г. Герца (1888 г.). Ему удалось измерить на опыте длину волны и скорость распространения электромагнитных волн, которая оказалась равной скорости света. Опыты Герца сыграли решающую роль для доказательства и признания электромагнитной теории Максвелла. Через семь лет после этих опытов электромагнитные волны нашли применение в беспроводной связи (А. С. Попов, 1895 г.).


Электромагнитное излучение принято делить по частотным диапазонам. Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Т. К. υ распространения излучения (в вакууме) постоянна, то ν его колебаний жёстко связана с λ:




- длина волны, м

- скорость, м/с

- частота, Гц 

Длина волны соответствует пространственному периоду волны, то есть расстоянию, которое точка проходит за время, равное периоду колебаний  . Для электромагнитных волн скорость   в этой формуле равна скорости света.   

---

Смотрите также файлы

• Басару рылысы (Б) устройство управления (УУ).docx

• Конспект для проведения занятия по дисциплине Общество Государственная подготовка.docx

• Задача в отчетном году в агрофирме Космос.doc

• Системный анализ, управление и обработка информации Основные понятия Система.docx

• Фамилия, имя, отчество обучающегося.docx