14 Магнитизм 14. Теория к разделу элементы содержания 14 (Электромагнитные колебания и волны. Элементы оптики)
 Скачать 63.72 Kb.
|
|
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) λкр=8х10-7 м λф=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. |