42013

Физика шпаргалка на казахском языке

Шпаргалка

Физика

Физика пәнінде оптиканың орны және басқа пәндермен байланысын көрсетіңіз. Жарықтың электромагниттік табиғатын көрсетіңіз. Абсолют және салыстырмалы сыну көрсеткіші. ЭМ толқындар шкаласы. Монохромат жарықтың интерференциясы. Когеренттіліктің ұзындығы және уақыты. Интерференциялық аспаптар...

Казахский

2017-03-06

1.42 MB

4 чел.

1.Физика пәнінде оптиканың орны және басқа пәндермен байланысын көрсетіңіз. Жарықтың электромагниттік табиғатын көрсетіңіз

Оптика- физика ғылымының дербес салаларының бірі, ол өте көне ілім.

«Оптика»- гректіңoptos- көрінетін сөзінен шыққан,optike- көру (көзбен қабылдау) жөніндегі ғылым деген мағына береді.Жарық электро-магниттік толқын болғандықтан. Оның бірқатар мәселелері адам көзінің жарықты сезу, қабылдау қабілетіне байланысты шешіледі. Бұл заңдылықтар биофизика мен психологияға және көздің көру механизмдеріне сүйенетін физиол. Оптикада зерттеледі. Жарықтың табиғаты, оған байланысты әр түрлі оптикалық құбылыстар (интерференция, дифракция, полярлануы және жарықтың анизотроптық орталарда таралуы, т.б.) физикалық. Жарықтыңтолқындық қасиеттері физикалық Оптиканың негізгі бөлімі – толқындық Оптикада зерттеледі. Толқындық Опитканың негізін Х.Гюйгенс (1629 – 1695), Т.Юнг (1773 – 1829), О.Френель (1788 – 1827) және т.б. қалаған. Гюйгенстің Оптикаға қосқан, осы кезге дейін маңызын жоймаған ең басты үлесі – Гюйгенс – Френель принципі.

дəстүр бойынша оптика пəн ретінде шартты түрдефизикалық,

геометриялықжəнефизиологиялықболып бөлінеді.

Физикалық оптикажарықтың табиғаты жəне жарық құбылыстарымен байланысты мəселелерді қарастырады. Физикалық оптикада қарастырылатын мəселелерге жарық табиғатын жан-жақты зерттеу, оның толқындық жəне кванттық қасиеттері, изотроптыжəне анизотропты орталарда таралу заңдары, электромагниттік сəуленің шығарылу, жұтылу, шашырау процестерінде білінетін жарықтың затпен əсерлесулері жатады.

Геометриялық оптикадакескіндердің жарық сəулелері көмегімен қалыптасуын

қарастырады. Геометриялық оптика негізінде жарықтың изотропты орталарда түзу сызықты таралу заңы жəне жарық сəулелерінің тəуелсіз таралу заңы; оптикалық қасиеттері əртүрлі орталар шекараларындағы сыну жəне шағылу заңдары алынады.

Физиологиялық оптика-көру арқылы көздің қабылдауы жайындағы ғылым-көру механизмін, көздің жарықты қабылдауын зерттейді.

Оптиканың практикалық мəні жəне оның білімнің басқа салаларына ықпалы ерекше зор. Телескоп пен спектроскоптың ойлап шығарылуы адамға шексіз Əлем кеңістігіндеөтетін құбылыстардың таңғажайып əрі бай дүниесінің есігін ашып бергені белгілі. Микроскоптың ойлап шығарылуы кезінде биологияда төңкеріс жасады. Фотография ғылымның барлық саласында қолданылады.

2.Екі диэлектрик шекарасына қалыпты түскен электромагнит толқындардың сыну және шағылу заңдары

1. Жарықтың түзусызықты таралу заңы:оптикалық тығыздығы біртекті ортада жарық түзусызықты таралады. Бірақ жарық сәулесі өлшемдері жарықтың толқын ұзындығына шамалас болатын кедергілерден өткен кезде жарық түзусызықты таралу заңынан ауытқиды және жарық сәулесі деген ұғымды қолдануға болмайды. Екі мөлдір ортаның шекарасында жарықтың бір бөлігі шағылуы мүмкін және ол шағылғаннан кейін жаңа бағытпен таралады, ал басқа бөлігі шекарадан өтіп екінші ортада таралуы мүмкін.

2. Жарықтың шағылу заңы:түскен және шағылған сәуле және сәуленің түскен нүктесінде екі ортаның шекарасына тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады (түсу жазықтығы). шағылу бұрышы түсу бұрышына тең болады.

3. Жарықтың сыну заңы: түскен және сынған сәуле және сәуленің түскен нүктесінде екі ортаның шекарасына тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады. түсу бұрышы синусының сыну бұрышы синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама болады:

(1)

Сыну заңы Голландия ғалымы В. Снеллиус (1621 ж.) тәжірибе жүзінде тағайындаған.

nтұрақты шама екінші ортаның бірінші ортаға қарағандағы салыстырмалысыну көрсеткіші деп аталады. Екі ортаның салыстырмалы сыну көрсеткіші олардың абсолют сыну көрсеткіштерінің қатынасына тең:

n =n2 /n1(2)

жарықтың шағылу және сыну заңдары бейнеленген. Абсолют сыну көрсеткіші аз ортаны оптикалық тығыздығы аз орта деп атайды. Шағылған және сынған сәулелердің энергия мөлшері сыну коэффициенті мен түсу бұрышына тәуелді болады.

Шағылу және сыну заңдары:

;n1sinn2sin.

3.Абсолют және салыстырмалы сыну көрсеткіші.ЭМ толқындар шкаласы

Абсолют сыну көрсеткішіол өлшем бірлігі жоқ шама. Орталардың вакуумге қатысты сыну көрсеткіші осы ортаныңабсолюттік сыну көрсеткішідеп аталады. Ол түсу бұрышының синусының жарық сәуле вакуумнен берілген ортаға өткен ткездегі сыну бұрышының синусының қатынасына тең., , , мұндағыn21- екінші ортаның бірінші ортаға қатысты сыну көрсеткіші, ол шекарасынан жарық өтетін орталардың қасиеттеріне тәуелді,α менβбұрыштарының үлкен – кішілігіне байланысты емеc,c-вакуумдегі жарық жылдамдығы. Абсолют сыну көрсеткіші берілген ортадағы жарық таралу жылдамдығымен анықталады, ол ортаның физикалық күйіне, яғни температурасына, тығыздығына, ондағы серпімді кернеулердің болу болмауына тәуелді және ол жарықтың табиғатына да тәуелді. Абсолют сыну көрсеткіші аз ортаны оптикалықтығыздығы кемірек орта деп атау қабылданған.Салыстырмалы сыну көрсеткішіекі ортадағы жарық жылдамдығының таралуымен сипаттталады. Екі ортаның шекарасында жарық өзінің таралу бағытын өзгертеді. Жарық энергиясының бір бөлігі бірінші ортаға қайтып келеді, яғни жарық сынады. Егер екінші орта мөлдір болса, онда жарық орталардың шекарасы арқылы жартылай өте алады және таралу бағытын өзгертеді.Бұл құбылыс жарықтың сынуы деп аталады. Жарықтың сыну заңына енетінтұрақты шама сынудың салыстырмалы сыну көрсеткіші деп немесе екінші ортаның бірінші ортаға қатысты сыну көрсеткіші деп аталады. Жарық жылдамдығын анықтаудың ғылымдағы маңызы зор. Жарық жылдамдығының ерекше мәні дүниеде ешбір дененің жарық жылдамдығы вакуумдегі жарық жылдамдығынан артық бола алмайды. Бұл тұжырым салыстырмалық теориясына негізделген.

Электромагниттік толқындар шкаласы (v < 1021 Гц) төменгі жиілікті толқындар менрадиотолқындардан бастап, гамма сәулелерге дейінгі (v < 1021 Гц) аралықты қамтиды. Төменгі жиілікті толқындар шығару, радиотолқындар, инфрақызыл сәулелер, көрінетін жарық, улътракүлгін сәулелер, рентгендік сәулелер жәпе  - гамма шығару деп диапазондарға бөлу қабылданған

Инфрақызыл толқындарды кейде жылулық сәуле деп те атайды. Адамның көзіне әсер етіп, көру сезімін туғызатын электромагниттік толқынның бөлігін көрінетін жарық дейді

Толқын ұзындығы 400 нм-ден 10 нм-ге дейін болатын улбтракүлгін сәулелерді шапшаң электрондардың әсерінен туындайтын солғын разряд арқылы алады

1895 жылыВ . Рентген толқын ұзындығы 10 нм-ден 10−3нм болатын, ультракүлгін толқындар ұзындығынан қысқа сәуле шығарудың түрін ашты.

.

4.Толық ішкі шағылу құбылысы. Екі диэлектрик орта шекарасындағы шағылу және сыну заңдарын анықтау

Егер сыну бұрышының синусы бірден артық болса сәуле сынбай толық шағылады. Бұл жағдай көбіне тығыздығы жоғары орталарда байқалады. Толық шағылу кезінде болатын түсу бұрышынтолық шағылудың шекті бұрышы деп атайды.

Сыну заңына сəйкес түсу бұрышы синусының сыну бұрышы синусына қатынасыекінші орта сыну көрсеткішінің бірінші ортаға қатысты сыну көрсеткішіне тең. Осызаңнан жарық толқынының оптикалық тығыздығы аздау ортадан тығыздығы үлкендеуортаға өткенде сынған сəуле нормальға жақындай түсетіндігі көрінеді. Керісінше, жарықоптикалық тығызырақ ортадан тығыздығы кемдеу ортаға таралғанда сынған сəуленормальдан қашықтайды. Осы жағдайда сыну бұрышы түсу бұрышынан артық болады. Түсу бұрышының өсуіне сəйкес сыну бұрышы да өседі. Қарастырылып отырған жағдайдасыну бұрышы əрқашан түсу бұрышынан үлкен болатындықтан, сірə, қайсыбір берілгенорталар үшін дəл белгілі(нақты)түсу бұрышында сыну бұрышы 900-қа тең болады, яғнисынған сəуле бөліп тұрған бет бойынша сырғитын болады Түсу бұрышының осы мəнішα шекті бұрыш деп аталады. Егерде сəуле шектік бұрыштан үлкен бұрыштарментүсетін болса, онда сынған сəуле болмайды, яғни бөлу шекарасынан толық ішкі шағылады. формуласынан, бұғанβ=900 мəніқойылғанда анықталады. Сонда мына формула шығадыsinn шα=(1) Осы қорытындыны интенсивтіктер қатынасы негізінде алуға болады. Осы мақсаттасынған жəне шағылған толқындардың электрлік кернеулігінің тəртібін зерттейік.x′ бойымен таралатын сынған толқынды(1б-сурет)мына теңдеумен бейнелеугеболады:

Толық ішкі шағылу кезінде электромагниттік толқынның екінші ортаға өтуі- екінші ортадаэлектромагниттік энергия бар, ал сонда түсетін энергияның ағыны түгелдей бірінші ортағақайтып оралады. Шындығында берілген жағдайда ешқандай оғаш нəрсе жоқ. Шынмəнінде толық ішкі шағылуда энергия ағынының бір бөлігі екінші ортада өте кіші тереңдікке еніп барып(түсу бұрышы жəне сыну көрсеткішіне тəуелдіλ шамалас), біріншіортаға қайтып оралады(2-сурет). Осы құбылыс жағдайында энергия ағынының кіретін жəне шығатын орындары бір-біріне қатысты жарты толқын ұзындығы шамасындағы қашықтыққа ығысқан болады(бұл дəлелденген). Сонымен, толық ішкі шағылуда энергияның бөлу шекарасы бойымен қозғалып барып бірінші ортаға шығуы орын алады.

5.Монохромат жарықтың интерференциясы. Когеренттіліктің ұзындығы және уақыты. Интерференциялық аспаптар.

Екі жарық шоғы қосылып қараңғылық туғыза алады. Бұл құбылысты 1801 ж. Юнг ашып,жарықтың интерференциясыдеп атады.Интерференцияқұбылысын физикалық оптика қарастырады. Жарықты толқын деп қарастырғанда ғана интерференцияны сәтті түсіндіруге болады. Сонымен, жарықтың электромагниттік табиғаты ашылудан көп бұрын жарық толқын екендігі тағайындалдыТербелістер мен толқындардың когеренттігі және интерференция

Периодтары бірдей бір бағытта тербелетін екі гармоникалық тербеліс

   (1)

қосылған кезде қайтадан гармоникалық тербеліс алынады

 (2)

мұндағы А -оның амплитудасы:

  (3)

өрнегіненқорытқы тербеліс амплитудасының квадраты қосылатын тербелістердің амплитудаларының квадраттарының қосындысына тең емес, яғни қосынды тербеліс энергиясы жеке тербеліс энергияларының қосындысына тең болмайтындығы келіп шығады. Қосылу нәтижесі бастапқы тербелістердіңфазаларының ( ф1-ф2 ) айырымына тәуелді болады.

-кез-келген екі гармоникалық тербеліс әрқашан когерентті;

-гармоникалық тербелістер интерференциялануға қабілетті монохромат толқындарды туғызады;

-толқын ұзындықтары бірдей толқындардың интерференциялану шарты - олардың когеренттігі, яғни бақылау үшін жеткілікті уақыт ішінде фазалар айырымы тұрақты болуы.

Интерференциялық аспап түрлері:

1.Интерферометрлер

2.Рождественский интерферометрі

3.Майкельсон интерферометрі.

6.Жұқа қабыршақ (ұлпалардағы) интерференция. Бірдей қалыңдықтағы жолақтар. Интерференциялық жолақтардың енің анықтау.

Жұқа қабыршақта интерференциясабын көпіршіктерінде, су бетіне жайылған мұнай пленкаларында Күн сәулесімен жарықтандырғанда байқауға болады. Осы құбылысты қарастыру интерферометрлерде, интерференциялық сүзгілерде және басқа оптикалық құрылғыларда өтетін күрделі процестерді түсінуге қажет

Жазық беттері параллель, қалыңдығы h мөлдір пластинаға толқын ұзындығыλ монохромат жарық түседі. Бұлжарықпластинка бетінен жарым-жартылай шағылады, жарым-жартылай оның ішіне енеді де екінші бетінен тағы шағылады. Нәтижесінде қайсыбір жүріс айырымы бар екі когерентті толқын пайда болады. Толқынның бір бөлігі жолымен, екінші бөлігі- жолымен кетеді

Осы толқындардың CO бағытында қабылдаған фазалар айырымына байланысты бұлар әртүрлі интерференциялық нәтиже береді.Cәулелердің жол айырымын есептейік. Жарық көзінің қандай бір нүктесінен шығатын және сәулелерін параллель десе де болады, өйткені жұқа пленка үшін АС мөлшері көзге дейінгі қашықтыққа салыстырғанда өте кіші

Сонда жол айырымы

мұндағы (ADC) және (BC)-оптикалық жол ұзындықтары; n -пластинканың және - қоршаған ортаның сыну көрсеткіштері

Максимумдар орны  болған жағдайда

Минимумдар орны  болған жағдайда.

Көрші максимумдар немес минимумдардың ара қашықтығы

   (3)

жолақтың ені деп аталады. (3) формуладан жолақтар берілген және  мәндері жағдайында жарық көздерінің ара қашықтығы  неғұрлым кіші болса, соншалықты жолақтардың ені үлкенірек болады. Мысалы, =100 см;  болғанда  болады. Мұндай интерференциялық жолақтар жай көзбен жақсы бақыланады.

Интерференция жолағының енін интерференция апертурасымен байланысқан сәулелердің  түйісу бұрышы арқылы өрнектеуге болады. Көп жағдайда  бұрышы кіші болатындықтан, 1-суреті негізінде  немесе  деп жазуға болады. Сонда (3) формуласынан

(3) және (4) формулалары қалқаға дейінгі қашықтыққа тәуелді интерференция жолағының сызықтық ендерінің мәндерін сипаттайды. -ді үлкейткенде жолақ ені шексіздікке дейін өсе алады.

7-8-18-26. Ньютонның жарық сақиналарының радиустарын анықтау әдісін(өткінші және шағылған жарықта)түсіндіріңіз

Егер жазық, шыны пластинканың үстіне жазық-дөңес линза қойылса, онда олардың арасында сына пішіндес ауа қабаты пайда болады(16, а-сурет). Енді осындай системаға, пластинка бетіне шамада перпендикуляр бағытта, монохромат жарық түссе, сонда жарық толқындары осы сына пішіндес ауа қабатының үстіңгі және төменгі шекараларында шағылады да өзара интерференцияланады, осының нәтижесінде лннза мен пластинка тиісіп тұрған нүктеде қара коңыр дақ пайда болып, оны концентр жарық және кара коңыр шеңберлер қоршап тұрады, олар центрден қашықтаған сайын жиі тарта береді. Осы шеңберлер бірдей қалындық жолақтары болып табылады. Бұларды бірінші рет Ньютон зерттеген, сондықтан оларНьютон сақиналарыдеп аталады. Ньютон сақиналарының өлшемдері мен орынын анықтау қиын емес. 16, б-суретте жазық пластинканың үстіне қойылған жазық-дөңес линзаның кимасы кескінделген. Линзаның кисықтық радиусы R мен берілген қара коңыр шеңбердің радиусы арасында қатынас бар.

мұндағык=1, 2, 3... Жарық шеңберлер түзілу үшін болғуа тиіс, сонда мұндай шеңбердің радиусының өрнегі мынадай болады:

мүнда дак=1, 2, 3...

Формулаларға карағанда неғүрлым жарық толқыны қысқа болса, соғүрлым Ньютон сақиналарының радиусы кысқа болады.Егер ақ жарық түсірілсе, онда сақиналар түрлі түсті болады да, олардың ішкі жиектері күлгін түсті болады.Шағылған жарықта бақылағанда орталық дақ қара коңыр болады, өйткені интерференциялану нәтижесінде сәулелер бірін-бірі жойып жібереді.

Формулаларға карағанда неғүрлым жарық толқыны қысқа болса, соғүрлым Ньютон сақиналарының радиусы кысқа болады.Егер ақ жарық түсірілсе, онда сақиналар түрлі түсті болады да, олардың ішкі жиектері күлгін түсті болады.Шағылған жарықта бақылағанда орталық дақ қара коңыр болады, өйткені интерференциялану нәтижесінде сәулелер бірін-бірі жойып жібереді.Өткінші жарыкта бақылағанда орталық дақ жарық болады.Жоғарыда айтылғандай тәжірибе жасап, Ныотонның сақиналарының біреуінің радиусын өлшеп тауып, R-дің мәні мәлім болса, монохромат жарық толқынының ұзындығын, мысалы формула бойынша, есептеп табуға болады.

rm=rm=формуларын пайдаланып жарық толқын ұзындығын табуға болады. Ескертетін нәрсе, сақиналардың радиусын rmтапқаннан сақиналардың радиустарының айырымын(rm- rm-1)табу дәлірек болады. Себебі мұнда жеке оптикалық жол айырымын табудуң қажеті болмайды, яғни жіберілетін қате азырақ болады.

9.Ньютон сақиналары көмегімен жарық толқынының ұзындығын анықтау

Ньютон сақиналары - бірдей қалыңдық жолақтары деген атақ алған жұқа мөлдір ортада (пленкада) пайда болатын интерференциялық құбылыстардың бірі; яғни жарықтың шағылу және сыну заңдарының негізінде пайда болатын интерференциялық бейне. Мөлдір жазық параллель шыны пластинка бетіне жазық-дөңес шыны линза қойылады. Олар бір-бірімен тек 0 немесе 0' нүктелерінде ғана бір-біріне тиетін болады. Бұл жағдайды 4.1-суреттен көруге болады. Мұндағы шыны пластинка және линза арнайы жасалған металл құрсаумен шегенделген болады. Осыған қарамастан олардың арасында ауа қабаты болуы мүмкін, бірақ ол ауа қабатының қалыңдығы 00' жарықтың толқын үзындығынан (λ) әлде қайда кіші болады, яғни 00'<<λ. Осындай жүйенің (системаның) бетіне тік перпендикуляр бағытта монохромат (бір түсті) жарық шоғын түсірсек линзаның төменгі бетінен ( 0 және А нүктелерінен) және төменде орналасқан жазық-параллель пластинканың бетінен (0’ және А’ нүктелерінен) жарық толқындарының шағылғандығы байқалады.

Осыныңнәтижесіндекогеренттіжарықшоқтарының (сәулелерінің)өзараинтерференциялануыбайқалады,яғнишағылғанжарықтардыңинтерференцияланғандығынанжолақтардыңпайдаболғанынкөреміз.Мұныңсебебі, 0'нүктесіненшағылғандажолайырымы (∆)жартытолқынλ/2ұзындығынатеңболады.Оптикалықтығызортаданоптикалықтығыздығыазортағашағылғандатолқынжартытолқынұзындығынжоғалтадыжәне (00'<<λ). 0нүктесініңайналасындабірдейқашықтықтажататыннүктелерАжиынтығышеңбержасайды.ОптикалықжолайырымыАнүктесінетәнжолайырымысияқтыболатындықтаннүктелердіңгеометриялықорнышеңбер-сақинатәріздесинтерференциялықбейнетүзейді.Анүктесіндегітолықоптикалықжолайырымы∆=2δm+λ/2теңдеуіарқылыөрнектеледі.Мұндағыδm-ауақабатыныңқалыңдығы,λ/2 -тығызырақортаныңАнүктесіненжарықшағылғандағытолқынфазасыныңқарама-қарсыөзгеруініңсалдарынанпайдаболатынқосымшаоптикалықжолайырымы.Оптикалықжолайырымынемесеоптикалықжолөзініңмағынасыбойыншагеометриялықжолдыңсәулетаралатынортаныңсынукөрсеткішінекөбейткенгетеңшама,яғни ∆=Ln.Мұндағы L-геометриялықжолұзындығы, n-сәулетаралатынортаныңсынукөрсеткіші.Біздіңжағдайымыздагеометриялықжолұзындығыоптикалықжолұзындығынатеңболады,себебібізжұмысістепотырғанорта -ауа.Ауақабатыныңсынукөрсеткішібірге (nауа=1)теңболғандықтанауаныңсынукөрсеткішіформулағаенбеді.

Оптикалық rmжолайырымынгеометриялықжүйеніңішіндегілинзаныңқисықтық Rрадиусыменжәнеинтерференциялықсақиналардың m-реттісаныменбайланыстыруғаболады.Олүшін 4.1-суреттегіОАСүшбұрышынқарастырып,одан (АВ)2=ОВ·ВСнемесе rm2=δm(2R-δm)екендігінтабамызжәнеδm2<< 2R,δm2→0болғандықтанδm2-шаманынольгетеңдепаламыз.Олайболсаδm-мынаөрнекпенанықталады:δm= rm2. /2R m-реттіжарықсақинатүзілуіүшіноптикалықжолайырымытөмендегішеболуыкерек:∆ =2mλ/2

Ретсаны mболатынжарықсақинаныңрадиусынтабуғаболады,яғни

Осығансәйкесретсаны mболатынқара-қоңырсақинаныңрадиусындаанықтауғаболады,

Есептеунәтижесісақиналардыңретсаныартқансайынолардыңрадиустарыныңайырмашылығыазаятүседі,яғнисақиналардыңеніазаябереді.Басқасөзбенайтқандасақиналарорталықтан (центрден)қашықтағансайынжіңішкеретүседі,яғнисақиналардыңжиілігіартатүседі.

10.Интерференциялықаспаптар.Интерференцияқұбылысыныңөндірістеқолдануы

Интерферометрлер - жарықтың интерференция құбылысы мөлдір орталардың сынукөрсеткіштерін, спектрлік сызықтардың толқын ұзындықтарын, бұрыштарды және т.т. дәл өлшеулер үшін қолданылатын оптикалық құрылғылар, яғни интерферометрлер электромагниттік сәуленің негізгі сипаттамаларын зерттеу үшін пайдаланылады.

Рождественский интерферометрі. Жамен интерферометрінің өзгертілген түрі. Олтөрт айнадан тұрады, бұлардың екеуітолық шағылдырушы, қалған екеуіжарық шоқтарын бөлушілер қызметін атқаратын жартылай мөлдір.айналарының шағылдыру коэффициенті 50% шамасында болады, өйткені 1 және 2 жарық шоқтарының интенсивтіктері шамамен бірдей болғаны жөн.Рождественский интерферометрі негізінен газдар мен булардың жұтылу сызықтары маңайындағы сыну көрсеткішіне дәл өлшеулер үшін қолданылады.

Майкельсон интерферометрі.Бұл интерферометр ғылым мен техниканың дамуында іргелі роль атқарды. Оның көмегімен жарық толқынының ұзындығы алғаш өлшенді, спектрлік сызықтардың нәзік түзілісіне бірінші жүйелі зерттеулержүргізілді, спектрлік сызықтардың толқын ұзындықтарын эталондық метрмен тікелей салыстыру бірінші орындалды.

Қазіргі кездегі когерентті жарық көзі-лазер. Лазерлер еріксіз сәуле шығару негізінде жұмыс істейді. Осы жағдайда сәуле шығаратын атомдардың бәрінің фаза бойынша қатаң байланысқандығы бұлардың когеренттігіне себепші болады.

Лазерлердің көмегімен интерференция бойынша демонстрациялық тәжірибе қоюға болады. Бұл үшін толқын ұзындығы 632 нм жарық шығаратын  лазері қолданылады. Қарайтылған фотопластинка бетіне жақын орналасқан екі параллель сызық (штрих) (~0,3 мм) жасалады. Бұлар арқылы лазер сәулесін өткізіп қалқада орнықты интерференциялық сурет алынады. Лазер сәулесіне қатысты 300-қа бұрып орнатылған қалқа бетінен 5-6 м қашықтықта лазер орналастырылады. Осы жағдайда интерференциялық жолақ ені ~1 см болады, бұл 20 м қашықтықтан жақсы көрінеді.

11.Френельдің аумақ әдісі. Аумақ пластинасы

Френел бойынша нүктелік көзбен қоздыратын жарық толқыны толқындық беттің элементтерімен сәулеленетін когерентті екінші ретті толқындардың суперпозиция нәтижесі ретінде қарастырыла алады. Толқындық беттің зоналарға бөлінуі екі көршілес зоналардан шығатын толқындардың оптикалық жүріс айыпмасыР бақылау нүктесінде тең болатын және бұл толқындарР нүктесіне кері фазалармен келеді де, жартылай бір бірін сөндіреді.

Бірін бірі ауыстыратын жарық және қара концентрлік сақиналардан тұратын, Френел зоналардың орналасу принципі бойынша құрылған зоналық қабатшаны қолдану толқындық беттің бөлінуін эксперименталды дәлелдейді. Жарық және қара зоналардың саны  болса, онда амплитуда  нүктесінде тең:

 (9.1)

Сол уақыттаP нүктесінде амплитуда  зоналық қабатшасыз тең  (бірінші зонаның жартысының салымы). Сондықтан зоналық қабатшаны қолдану Р нүктесіндегі жарық интенсивтілігін коэффициентімен көбейтуге мүмкіндік береді. Бұл зоналық қабатшаны жинағыш линза ретінде қолдануға болатынын көрсетеді.

Р нүктесі және зоналық қабатшаның ортасымен қашықтығы болсын, онда Р нүктесі үшін радиустар үшін келесі теңдеу орындалады :

, мұнда  (9.2)

Сонымен ,  зоналық қабатшаның радиустары және фокустық қашықтық үшін:

 (9.3)

12.Зоналық пластиналар. Дөңгелек саңлаудағы Фраунгофер дифракциясы

жарық дифракциясы – ортаның оптикалық біртекті емес аумақтарында жарық сәулесінің түзу сызықты таралу бағытынан ауытқуымен байланысты, сәйкесінше, жарықтың толқындық табиғатын дәлелдейтін құбылыстар жинағы. дербес жағдайда, дифракция – таралу бағытында кездесетін өлшемі өте аз кедергілерді жарықтың айналып (орағытып) өтуі. дифракцияның екі түрі бар:

френель дифракциясы. кедергігеs жарық көзінен сфералық толқындар түседі, кедергіден шекті қашықтықта орналасқанэ экранда (жазықтықта) кедергінің «дифракциялық кескіні» шығады.

дөңгелек тесіктегі дифракция (99-сурет). нүктелікs көзден таралған толқындардың жолына диаметрі өте аз дөңгелек тесігі бар мөлдір емес жазықтық орналасқан дифракциялық суреттің түрі тесік жазықтығындағы толқындықф беттің ашық бөлігіне орналасатын френель зоналарының санымен анықталады. барлық зонаға қатыстыв нүктесіндегі қортқы тербелістің амплитудасы:  («плюс» таңбасы зоналардың тақ санына, «минус» таңбасы жұп санына келеді). егер тесік френель зоналарының жұп санын ашса,в нүктесінде минимум (99а-сурет), тақ санын ашса максимум (99б-сурет) интенсивтік байқалады. ең аз интенсивтік екі ашық зонаға, ең көп интенсивтік бір ашық зонаға сәйкес болады ().

99-сурет

егер тесіктің диаметрі үлкен болса, , , яғни қортқы тербелістің амплитудасы толық ашылған толқындық фронтқа сай болады.

Фраунгофер дифракциясы. кедергіге жазық толқын түседі, кедергіден өткен жарық сәулелерінің жолына қойылған жинағыш линзаның фокаль жазықтығына қойған экранда алыстатқан жарық көзінің «дифракциялық кескіні» шығады.

саңылаудағы дифракция (101-сурет). жазық монохромат жарық толқыны ені mn=асаңылаудың жазықтығына тік түседі. саңылаудан  бағытта өткен параллель сәулелер линзаның көмегіменв нүктесінде жиналады. толқындықmnбеттің ашық бөлігіне келетін френель зоналарының саны:

.

шеткіmcжәнеnd сәулелердің оптикалық жол айырымы:

.

внүктесіндегі дифракциялық минимум шарты (зоналар саны жұп):

внүктесіндегі дифракциялық максимум шарты (зоналар саны тақ):

13.Дифракциялықтордыңнегізгісипаттамаларыныңарасындақатынаскелтіріңіз.Фраунгофердифракциясынтүсіндіріңіз.дифракциялықтордыңсипаттамалары.басмаксимумдардыңорнытолқынұзындығынатәуелді ()болғандықтанторғаақжарықтүскендебарлықмаксимумдар (орталықбасмаксимумнанбасқалары)спектргежіктеледі.әржіктелудекүлгінтүсдифракциялықсуреттіңортасына,алқызылтүсшетінеқарайорналасады.осықұбылысжарықтыңспектрлікқұрамын (барлықмонохроматқұраушылардыңтолқынұзындығынжәнеинтенсивтігін)зерттеугеқолданылады.

дифракциялықтордыңбұрыштықдисперсиясысәуленіңбұрылубұрышыныңтолқынұзындығыбойыншатуындысыменанықталады:

немесе , (262)

мұндағы d –дифракциялықтордыңпериоды, m–спектрдіңреті.толқынұзындықтарыныңөтеазинтервалынасәйкескелетінбұрыштықөлшемжуықтапалғанда .яғни,бұрыштықдисперсияспектрдіңберілгентолқынұзындығыныңтөңірегіндетаралудәрежесінсипаттайды.

дифракциялықтордыңажыратқыштыққабілетітордыңберілген nсаңылауларсанындажоғарғыреттіспектрлергеауысқандаартатүседі:

.  (263)

егертолқынұзындығыүшін m-шімаксимумбұрышқасәйкескелсе (),максимумнанкөршілесминимумгеауысукезіндежолайырымыλ/n-геөзгереді.осыдан,бұрышқасәйкесминимумышартынқанағаттандыратынышығады.рэлейкритерийібойынша ,яғни:

немесе

толқынұзындықтарыбір-бірінежақынболғандықтан (),

формуласынасәйкесболады.

14.Дифракциялықтордыңспектрліксипаттамаларына (спектрсызығыныңжартылайені,бұрыштықжәнесызықтықдисперсия,ажыратқышқабілеті,дисперсияалқабы)анықтамаберіңізжәнеанализжасаңыз.дифракциялықтордыңсипаттамалары.басмаксимумдардыңорнытолқынұзындығынатәуелді ()болғандықтанторғаақжарықтүскендебарлықмаксимумдар (орталықбасмаксимумнанбасқалары)спектргежіктеледі.әржіктелудекүлгінтүсдифракциялықсуреттіңортасына,алқызылтүсшетінеқарайорналасады.осықұбылысжарықтыңспектрлікқұрамын (барлықмонохроматқұраушылардыңтолқынұзындығынжәнеинтенсивтігін)зерттеугеқолданылады.

дифракциялықтордыңбұрыштықдисперсиясысәуленіңбұрылубұрышыныңтолқынұзындығыбойыншатуындысыменанықталады:

немесе,(262)

мұндағы d–дифракциялық тордың периоды, m– спектрдің реті.

толқын ұзындықтарыныңөте азинтервалына сәйкес келетін бұрыштық өлшем жуықтап алғанда. яғни, бұрыштық дисперсия спектрдің берілген толқын ұзындығының төңірегінде таралу дәрежесін сипаттайды.

дифракциялық тордың ажыратқыштық қабілетітордың берілген nсаңылаулар санында жоғарғы ретті спектрлерге ауысқанда арта түседі:

.(263)

егертолқын ұзындығы үшін m-ші максимумбұрышқа сәйкес келсе (), максимумнан көршілес минимумге ауысу кезінде жол айырымыλ/n-ге өзгереді. осыдан,бұрышқа сәйкесминимумышартын қанағаттандыратыны шығады. рэлей критерийі бойынша, яғни:

немесе

толқынұзындықтарыбір-бірінежақынболғандықтан (),

формуласынасәйкесболады

15.Микроскоп көмегімен шыны пластинканын сыну көрсет-кішін өлшеу әдісі

Ауамен салыстырғандағы оптикалық тығыздығы үлкен мөлдір заттың (шыны пластинка) жазық-параллель қабаты арқылы бақыланатын дене бізге жақынырақ орналасқан сияқты болып көрінеді. Бұл тұжырым (2.4) формуланы сараптаудан шығады. Егер объектің (2.2-сурет) осы S’S=a жорамал жақындауын бағалай білетін болсақ, онда ауаға қатысты шыны пластинканың сыну көрсеткішін де, (2.4) формулаға сай есептеуге болады:

nш=(n1/n2)=[h/(h−a)]=(h/hж) (2.5)

Мұндағы h=x жазық параллель пластинканың нақты қалыңдығы, ал hж =x′=h−a - пластинканың жорамал қалыңдығы.

Өлшеулер төмендегі тәртіп бойынша жүргізіледі. Зерттелінетін пластинканы микроскоптың зат қойылатын орындықшасына қояды. Микроскопты алдымен пластинканың жоғарғы бетіне, содан кейін төменгі бетіне фокустайды. Фокустау кезінде микрометрлік винттің көмегімен микроскоптың тубусы жылжып отырады, ал винт бойынша есеп алудағы айырмашылық пластинканың hж жорамал қалыңдығына тең. Сонымен,h-ты өлшеп nш - ны (2.5) формула бойынша есептеп шығаруға болады.

Микроскоптың фокусталуын бағалау үшін зерттелінетін пластинканың беті реперлік нүктелермен (сия дақтары, ұсақ тырналған белгі және т.б.) белгіленеді

16-27.Электромагниттік толқындардың поляризациясы. Малюс заңы. Поляризаторлар

Денеден шығатын жарық толқындары сол денені құрайтын жекелеген атомдардың шығарып жатқан электромагниттіктолқындарыныңқосындысынантұрады. Осы электромагниттік толқындардың ішінен біреуін таңдап алып, оны екі перпендикуляр вектордың тербелісі деп қарастыруға болады. Оның біреуі электр өрісі кернеулігінің векторы Е, екіншісі магнит өрісі кернеулігінің векторы Н. Бұл екі вектордың тербеліс жазықтықтары сәуленің таралу бағытына перпендикуляр орналасады. Ал атомдар электромагниттік толқындарды біріне-бірі байланыссыз шығара береді. Сондықтан олардың тербеліс жазықтықтары әр түрлі бағытта болады, басқаша айтқанда жарық векторының тербеліс жазықтығы өз бағытын үнемі өзгертіп отырады. Осы электромагниттік тербелістер жарық көзінен шығып бізге қарай бағытталсын. Сонда әрбір атомнан шыққан электромагниттік толқындар а-суреттегідей бейнеленеді. Жарық векторы кеңістікте осылайша түрлі бағытта орналасса, ондай жарықтытабиғи немесеполяризацияланбаған жарық деп атайды. Онытолықполяризацияланған жарықдеп атайды. Бұл б – суретте көрсетілген. Е векторы тербелетін жазықтыққа параллель жазықтықтыполяризация жазықтығы деп атайды. Бұл кристалдыполяризатор деп атайды.в – суретте көрсетілген. Оны в – суреттегідей штрихталған пластинка түрінде бейнелейік. Поляризатордан өткен жарықтың поляризацияланғанын тексеру үшін оның жолына тағы да кристалл қоямыз. Оланализатор деп аталады. Егер анализатор мен поляризатордың өткізу жазықтықтары (оптикалық осі) біріне – бірі параллель болса, онда поляризацияланған жарық анализатордан өз интенсивтігін кемітпей өтеді. Ол г – суретте көрсетілген. Ал анализатор мен поляризатордың өткізу жазықтықтары біріне-бірі перпендикуляр болса, онда поляризацияланған жарық анализатордан өтпейді. Бұл д-суретте көрсетілген. Егер анализатор мен поляризатордың оптикалық осьтері (өткізу жазықтықтары) біріне – бірі  бұрыш жасап орналасқан болса, онда анализатордан өткен поляризацияланған жарықтың интенсивтігіМалюс заңымен анықталады.

мұндағы I0 – анализаторға түскен поляризацияланған жарықтың интенсивтігі, I – анализатордан өткен жарықтың интенсивтігі.

17.Жарық толқын ұзындығын Френель бипризмасы көмегімен анықтау әдісін түсіндіріңіз.

Бипризмадеп табандары тиістіріліп біріктірілген, сындырушы бұрыштары өте кішкене (жарты градус шамасында) екі призма түріндегі оптикалық бөлшекті айтады. Бипризма мөлдір шынының бір тұтас кесегінен жасалынады.

Призмадан өткен жарық сәулелерінің жолдарын қарастыралық. Ол үшін нүктелік монохроматSжарық көзі бипризманың сындырғаш қабырғасына параллель орналасқан өте жіңішке саңылау. (Бұл саңылау 2-суреттің жазықтығына перпендикуляр орналасқан). Жарық көзіне таралған монохромат жарық толқыны призмаға келіп жеткеннен кейін, призма бетінде оның фронты екіге бөлінеді. Бипризмадан өткен екі жарық шоғының әрқайсысы геометриялық оптиканың заңына сәйкес,оптикалық осіне қарай ауытқиды. Сонымен, бипризмадан өткен шоқта қабаттасатын болады, бұлар  және  жалған көздерден тараған жарық секілді болады. Осы жарық көздерінен таралған жарық толқындары кеңістіктің барлық нүктелерінде кездесуі мүмкін. Бұл екі жарық шоғының толқындары өзара когерентті, себебі олар  және  бір жарық көзіS– тен тараған. Жарық толқындары қабаттасатын кеңістіктің кез-келген нүктеде жүрген жолдарының айырымына байланысты интерференция бейнесі пайда болады (2-суретте интерференциялық бейне пайда болатын кеңістік штрихпен көрсетілген). МұндағыS –жарық көзі,  және  оның жорамал кескіндері,– системаның оптикалық осі. Системаның геометриясы мен интерференциялық көріністің локальдық (берілген аудандағы) сипаттамасы арасындағы байланысты табу үшін 3-суретті пайдаланамыз. Бұл суреттегі  және  сәулелердің призмадан өткеннен кейін пайда болған жорамал жарық көздері,  - интерференциялық көрініс байқалатын экран, - жалған толқын көздерінің ара қашықтығы және  толқын көздерінен экранға дейінгі қашықтық және  деп белгілеулер жасап (сонымен қатар  деп санасақ) экранның берілген нүктесінде болатын жарықталынудың ең көп немесе ең аз болатын мәндеріне есеп жүргіземіз.

Егер  және  сәулелері жүрген жолдарының айырымы  болса, онда экранның  нүктесінде жарықталыну максимал болады.

Жоғарыда айтылған  екендігін еске алып,  және  үшбұрыштардың ұқсастығынан мынадай теңдеу жазуға болады:

немесе . Осыдан  - максимумның В нүктесінен  қашықтығында орналасатындығын көреміз. Осыған сүйеніп іргелес жататын екі максимумдардың ара қашықтығын мына теңдеумен анықтауға болады:

(3.7)

Бипризма көмегімен интерференцияланушы жарық толқын ұзындығын анықтауға мүмкіндік беретін негізгі есептеу формуласы осы болып табылады. Бақылауға сүйеніп,  - қашықтықты және жорамал жарық көздері мен экранға дейінгі қашықтықты () анықтаудың аса күрделі емес екендігін айта кету керек. Яғни,  қашықтығын өлшеу үшін бипризма мен экран арасын (бипризма мен оптикалық микрометр арасына) оптикалық күші 5 диоптрий болатындай линза орналастырылады (3.4-суретте көрсетілген).

Сонымен (3.7) және (3.8) өрнектерді пайдаланып, есепке керекті жарық толқынының ұзындығын (жарық фильтрінен өткеннен соң) анықтауға арналған өрнекті мына түрде жазуға болады:

(3.9)

19.Қалыпты және «аномаль» дисперсия. Оны бақылау әдістері

Жарық дисперсиясы –берілген ортада жарық толқындарының фазалық жылдамдығының оның жиілігіне тәуелділігі.болғандықтан, ортаның сыну көрсеткіші толқын жиілігіне (толқын ұзындығына) тәуелді екені айқын:Дисперсия салдарынан көрінетін табиғи ақ жарық призмадан өткенде түсті кемпірқосақ жолақтарына жіктеледі. осы жолақтардисперсиялық немесе призмалық спектрдеп аталады. толқын ұзындығы азкүлгін сәулелердің призма табанына ауытқу бұрышы толқын ұзындығы үлкен сәулелерге қарағанда (мысалы, қызыл) үлкенірек болады (109-сурет). призмадан өткен сәулелердің ауытқу бұрышы:мұндағы a– призманың сындыру бұрышы, n– призма затының сыну көрсеткіші.

сыну көрсеткішінің дисперсиясызаттың сыну көрсеткішінің толқын ұзындығының өзгеруіменқалай өзгеретінін сипаттайды:

(270)

нормаль (қалыпты) дисперсия –мөлдір заттың сыну көрсеткішінің толқын ұзындығы өскенде кемуі (110-сурет):

немесе  (271)

анормальдисперсиямөлдірзаттыңсынукөрсеткішініңтолқынұзындығыазайғандакемуі:

немесе  (272)

анормальдисперсияжарықтыңинтенсивтіжұтылужолақтарындабайқалады.мысалы,кәдімгішыныдамұндайжолақтарспектрдіңинфрақызылжәнеультракүлгінбөліктерінесәйкесболады.

20-29.Жарықтыңжұтылуы.Бугерзаңы.

жарықтыңжұтылуы (адсорбция)жарықтолқыныныңзаттыңішіндетаралубарысындатолқынэнергиясыныңбасқаэнергияғатүрленуінебайланыстыкемуқұбылысы.жарықтыңжұтылуыкезіндезаттыңқызуы,атомдарменмолекулалардыңқозуыменионизациясы,фотохимиялықреакцияларжәнет.б.процестерорындалады.

бугерламбертзаңы:монохроматжарықтыңжазықтолқыныныңинтенсивтігіжарықжұтылғанортаданөтубарысындаэкспоненциалдыкемиді.

 (265)

мұндағызатқатүскенмонохроматжарықтыңжазықтолқыныныңинтенсивтігі, –заттанөткентолқынныңинтенсивтігі, x–толқынөткензаттыңқалыңдығы, kλжарықжұтылғанортаныңмонохроматтықнатуралжұтукөрсеткіші.жарықтыңшашырауызатқатүскенжарықтыңтаралубағытыныңөзгеруіжәнезаттыңөзіндікемессәулеленуқұбылысы.заттыңеріксізсәулешығаруытүскенжарықтыңықпалыменатомдағыэлектрондардыңеріксізтербелуінебайланысты.ортаныңмолекулаларыныңхаостықжылулыққозғалысысалдарынанмолекулалардыңконцентрациясыментығыздығыныңфлуктуациясынабайланыстысынукөрсеткішіретсізөзгеріпотыратыноптикалықбіртектіеместазаортадағыжарықтыңшашырауымолекулалықшашыраудепаталады.берілгенортадатабиғатыбөлекұсақбөлшектердіңболуынабайланыстыоптикалықбіртектіемесқоспаортадағыжарықтыңшашырауыбұлдырортадағышашыраудепаталады.мысалы,ауадағытүтін,тұман,сұйықтағыэмульсияерітінділері,т.б.егербұлдырортаныңбіртектіемесэлементтерініңарасыжарықтолқыныныңұзындығынанүлкенболса,жарықмикрообъектілердендифракцияланып,барлықбағыттабірдейинтенсивтікпеншашырайды.бұлдырортадаұсақбөлшектердіңөлшемдерітолқынұзындығынанкемболғандағыжарықтыңшашырауытиндальэффектідепаталады.мысалы,жарықшоғышаңданғанауаданөткенде,таралғанжарықташаңбөлшектеріайқынкөрінеді.

21-22.Жылулықсәулешығаружәнеоныңнегізгізаңдары .Стефан-Больцманзаңы.Винніңығысузаңы

жылулықсәулеленуқыздырубарысындазаттыңішкіэнергиясыесебіненэлектромагниттіктолқындаршығаруқұбылысы.бұлсәулеленужарықшығаратындененіңтемпературасынажәнеоптикалыққасиеттерінетәуелдіболады.абсолютқараденекезкелгентемпературадаөзінетүскенбарлықжиіліктісәулеленудіспектрлікқұрамына,поляризациядәрежесіне,түсубағытынатәуелсізтолығыменжұтатындене.

абсолютқарадененіңсәулешығарғышқабілеті:

абсолют қара дененің спектрлік жұту қабілеті:

абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауы

сұр дене –энергияны жұту қабілеті бірден кіші, толқынның барлық жиілігі үшін бірдей және тек температураға тәуелдідене:

Стефанбольцманзаңы:абсолютқарадененіңэнергетикалықжарқырауыоныңтермодинамикалықтемпературасыныңтөртіншідәрежесінетурапропорционал.

,  (282)

мұндағы 5,67·10-8вт/(м2 ·к4) –стефан-больцмантұрақтысы.Абсолютқарадененіңспектріндесәулеленуэнергиясыныңбөлінуібіркелкіемес.өтежоғарыжәнеөтетөменжиіліктераймағындаабсолютқараденежарықшығармайды.қарадененіңтемпературасыартқандаэнергетикалықжарқырауыныңспектрліктығыздығыныңмаксималмәніқысқатолқынды (жоғарыжиілікті)аймаққаығысады

-винніңығысузаңы:абсолютқарадененіңэнергетикалықжарқырауыныңспектрліктығыздығыныңмаксималмәнінесәйкестолқынұзындығыдененіңабсолюттемпературасынакеріпропорционалболады.

(283)

мұндағы2,9·10-3м·к – вин тұрақтысы.

23-30.Фотоэлектрлік эффект, оның заңдары

Фотоэлектрлік эффект немесе фотоэффект деп белгілі бір толқын ұзындықтағы түсірілген жарықтың әсерінен металдардың электрондарды шығару құбылысын айтады. Металдардағы эффект сыртқы фотоэффект деп аталады, өйткені бұл жағдайда электрондар металдардан сыртқы қоршаған ортаға, яғни вакуумға шығады.

Фотоэффекттің бұл негізгі заңдылығын 1905 жылы Эйнштейн жарықтың сәулеленуінің кванттық сипаты тұрғысынан алып түсіндірген. Абсолютті қара дененің кванттық сипаты сияқты, Эйнштейн фотоэфффект кезінде металға жарық кванттары (фотондар)

Эйнштейн бойынша, энергияның сақталу заңымен кванттың бұл энергиясы электронның металдан шығу жұмысынын жеңуге және ұшып шығатын электронға белгілі бір энергия беруге шығындалады:

(2.11.2)

мұндаm– электрон массасы, ал -оныңмаксималжылдамдығы

(2.11.2) теңдігі фотоэффект құбылысынақолданылғанэнергияныңсақталузаңы, ол фотоэффект теңдеуідепаталады.

Бұл кезде минималь жиілік

 (2.11.3

теңдіктерінен анықталады, осы минималь жиілікке  толқынының минимал ұзындығы сәйкес келеді

 (2.11.5) теңдеуі электронның шығу жұмысы бойынша берілген металл үшін фотоэффекттің болу мүмкіндігін анықтайтын максимал ұзындықты толқынды анықтайды.

Сыртқы фотоэффект қолданылатын ең қарапайым құрал - фотоэлемент- екі металл электроды – катод пен аноды бар шыны баллон. Баллон ішіндегі ауа сорылып алынып, электрондар фотокатодтан анодқа еркін жетуі үшін өте жоғары вакуум жасалған. Фотоэлементтің фотокатоды ретінде баллон шынысының металдық ішкі қабаты алынады. Фотоэлемент аноды темір сым тұзақ алынады. Ол фотоэлементке түсетін барлық жарық ағынын өткізу керек. Егер фотоэлементті нақты бір толқын ұзындықты жарықпен жарықтандырып , ал электродтарды тұрақты U кернеуге қосса, онда тізбекке қосылған микроамперметр онда тоқтың бар екендігін көрсетеді. Басқа сөзбен айтқанда, осындай фотоэлементті қолданып сыртқы фотоэффекті зерттеп бақылауға болады.

Фотоэффектіні жарықтың жұтылуының кванттық сипатымен түсіндіре отырып, Эйнштейн жалпы гипотеза ұсынды: жарық ерекше жарық бөлшектері - жарық кванттары (фотондар) түрінде таралады.

25. Анизотроп орта. Анизотропты ортадағы жарық толқындарының таралуы: тәжірибелік фактілер мен теория элементтері. Қосарланып сыну. Кәдімгі және ерекше сәулелер

Анизотроп орта - Макроскопиялық қасиеттері түрлі бағыттарда әртүрлі болатын орта .Оптикалық изотропты заттар мынадай әсерлер арқылы анизотропты қасиеттерге ие болады:

1.Кристалды сығу не созу.

2.Электр өрісімен әсер ету (Керр-эффект).

3.Магнит өрісімен әсер ету.

Анизотроптық қасиеттің өлшемі ретінде оптикалық өске перпендикуляр бағыттағы кәдімгі және ерекше сәулелердің сыну көрсеткішінің айырмасын алу керек.

Айқасқан никольдер () арасына ішінде зерттелетін сұйығы бар (нитробензол) мөлдір қабырғалы ыдыс қойылады. Сұйық ішіне арасынан жарық сәулесі өтетіндей етіп екі электрод орнатылады. Электр өрісі жоқ кезде жүйеден жарық өтпейді. Ал электр өрісі ( және  электродтары астарында) түсірілген жағдайда сұйық қосарланып сындырушыға айналады. Әртүрлі жарық толқындарының қосарланып сынуын зерттеу арқылы Керр төмендегі формуланы алды

 (2.7.5.1)

Электродтар арасындағы потенциалдар айырымы өзгергенде заттың анизотропиялық дәрежесі өзгереді, нәтижесінде анализатор арқылы өтетін жарықтың қарқындылығы өзгереді.  кәдімгі және ерекше сәулелер аралығында оптикалық жол айырымы пайда болады , сәйкес фазалар айырмасы

 (2.7.5.2)

мұнда – сұйық қалыңдығы,  – Керр тұрақтысы.

Бұл қарастырған құбылыс электр өрісінің анизотропты молекулаларды бағдарлайтындығын көрсетеді. Бағдарлау уақыты . Кернеу берілуі тоқталғаннан соң  ішінде бағдарлау бұзылады. Сондықтан осы қасиеті тез өтетін процестерде (дыбыс жазуда, фото- және кино түсіруде,), оптикалық локацияда, оптикалық телефонияда жарық тиегі ретінде пайдаланылады.

Қосарланып сыну

1670 жылы Э. Бартолин исланд шпатынан өткен жарық сәулесі екіге ажырайтындығын байқаған. Мұны қосарланып сыну деп атайды. Бұл құбылыс анизотропты ортада жарықтың таралу ерекшелігімен түсіндіріледі.Кристалл бетіне сәуле түссін (2.7.3.1-сурет). Сол кезде сәуле екіге ажырайды. Біреуі алғашқы бағытын өзгертпейді, оны к-сәуле, ал екіншісі ауытқиды, оны е– ерекше сәуле деп атайды.

Кристалда қосарлану сыну болмайтын бір ғана бағыт болады, оны кристалдың оптикалық өсі деп атайды. Кристалдың оптикалық өсі жататын жазықтық бас жазықтық делінеді.

Ажыраған сәулелерді зерттей келе олардың поляризацияланған екендігі анықталды. Бұл сәулелер бір-біріне перпендикуляр жазықтықта жазық поляризацияланған. Кәдімгі сәулелердің  векторы бас жазықтыққа перпендикуляр, ал ерекше сәулелердікі бас жазықтықта жатады.

Кәдімгі сәулелер үшін сыну көрсеткіші  болып, жылдамдықтары барлық бағытта бірдей болады. Ерекше сәулелер үшін сыну көрсеткіші тұрақты емес, сәуленің бағытына байланысты болады. Сонымен кәдімгі сәуле үшін жарықтың сыну заңдары орындалады, ал ерекше сәулелер бұл заңға бағынбайды.

Есте сақтау керегі, оптикалық ось бұл анықталған бағытқа қарама-қарсы кристалдың оптикалық осі болып есептеледі.

Кәдімгі және ерекше сәуле зерттеуінде көрсететіні кристалдан шығатын екі сәуле толығымен поляризацияланған перпендикуляр бағытта болады. Жазықтық тербелісі жай сәуленің кристалдың бастапқы қимасына перпендикуляр, ал ерекше сәуледе жазықтық тербелісі бастапқы қимаға сәйкес келеді, яғни кристалдан шыққан екі сәуледе бір-бірінен поляризация бағытымен ғана айырмашылық ала алады.

Сәуленің қосарланып сынуы болатын денелердің барлығында анизатроптылық қасиет айқын байқалады ондай денелерге: исландия шпатының кристалы, кварц және басқалар жатады. Олай болса олардың сыну көрсеткіштері әртүрлі. Қосарланып сыну құбылысы кристалл қабырғасына тік түскен нормаль кезінің өзінде де байқалады. Осығанқарамастанкристаллдардаекібағытболады.Олбағытбойыментаралғанжарықсәулесіқосарланыпсынбайды.Осыбағыттардыкристаллдыңоптикалықосьтерідепаталады.Біросьтікристаллдардажарықсәулесіқосарланыпсынғанда,өткенсәуленіңбірікәдімгісынузаңыбойыншасыныпөтедіалекіншісісәуленіңсынукөрсеткішіоныңкристалданөтубағытынатәуелдіболады.Осығанбайланыстыбіріншісәулекәдімгіалекіншісіерекшедепаталады.Кәдімгіжінеерекшесәулелерсызықтыполяризацияланғанжәнеполяризацияланужазықтықтарыөзараперпендикуляржазықтықтажатады.Кристаллдыңоптикалықосьтеріжәнесәулежатқанжазықтықтыкристаллдыңбасқимасынемесебасжазықтығыдепаталатынтүсінікенгізсек,кәдімгісәуленіңполяризацияланужазықтығыкристаллдыңбасжазықтығынаперпендикулярорналасады.Бізәртүрліорталардағыжарықтыңтаралузаңдылықтарынқарастырғандаортаоптикалықизотроптыдеп,яғниортаныңәрбірнүктесіндегіжарықжылдамдығыжарықтолқыныныңтаралубағытынадатолқынныңполяризацияланусипатынадатәуелсіздепұйғарылды.

28.Температуралықтепе-теңдіккүйіндегіденелердіңсәулешығаруы.Қарадененіңсәулешығарузаңдары.Элементаркванттықтеория.

ЖЫЛУЛЫҚ СӘУЛЕ, температуралық сәуле – заттың ішкі энергиясы есебінен шығарылатын электрмагниттік сәуле. Бұл оның энергияның сыртқы көзі әсерінен қоздырылатын люминесценция құбылысынан өзгешелігі болып есептеледі. Жылулық сәуленің спектрі тұтас спектр болады, әрі оның ең үлкен (максимум) мәндері заттың температурасына тәуелді. Заттың температурасы жоғарылаған сайын жылулық сәуленің энергиясы арта бастайды, ал оның үлкен мәндері толқын ұзындығы кіші аймаққа қарай ауысады. Ыстық денелер сәулені жұтқаннан гөрі көбірек шығарады, ал салқын денелер, керісінше, сәулені шығарғаннан гөрі көбірек жұтады. Бұл жағдайда сәуле ыстығырақ денеден салқынырақ денеге тасымалданады. Жүйеде температураның таралуы бірқалыпты сақталатын тұрақты күйді ұстау үшін сәуле шығаратын дененің жылу энергиясының шығынын толтыру және оны салқындау денеден алып кету қажет.

Жылулық сәуле шығару теориясы Кирхгофтың 1859ж. жылулық сәуле шығарудың негізгі заңын ашқан кезден басталады. Ол қара дене концепциясын және оның моделін ұсынды. Осы уақыттан бастап 20ғ. басына дейін қара дененің сәуле шығару проблемасы физикада ең бір өзекті проблема ретінде қарастырылды. Бірақта сәуле шығарудың классикалық теориясы жылулық сәуле шығару заңдарын, атомдар мен молекулалардың спектрлерін қанағаттанарлық дәрежеде түсіндіре алмады. Осы проблемаларды сәуле шығарудың кванттық теориясы аясында шешу мүмкін болды. Жылулық сәуле шығару - бұл қыздырылған дененің шығарған жарығы. Күннің жарығы, май шамның жалыны, қыздыру лампасының жарығы, электр доғасы, адам денесінің инфрақызыл сәулесі - мұның бәрі жылулық сәуле шығару мысалдары.Кирхгофтың сәуле шығару заңы – дененің сәуле шығарғыштық қабілеті [(,T)] мен сәуле сіңіргіштік қабілеті (,T)] арасындағы қатысты тағайындайтын заң. Кирхгофтың сәуле шығару заңы бойынша, дененің сәуле шығарғыштық қабілетінің оның сәуле сіңіргіштік қабілетіне қатынасы дененің табиғатына тәуелді болмайды. Бұл қатынас абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілетіне [0(,T)] және шыққан сәуле толқынының ұзындығы мен абсолют температураға (T) тәуелді болады: Кирхгофтың сәуле шығару заңы жылулық сәуле шығарудың негізгі заңдарының бірі болып саналады. Ол сәуле шығарудың басқа түрлеріне қолданылмайды. Бұл заңды неміс физигі Г.Р. Кирхгоф термодинамиканың екінші бастамасына сүйеніп ашқан (1859). Кейін тәжірибе жүзінде дәлелденді.

Стефан - Больцман заңы 1879 жылы австриялық физик И. Стефан тәжірибелердің нәтижелерін зерделей отырып, ал 1884жылы А. Больцман теориялық зерттеугетермодинамикалық тәсілді қолдана отырып, мынаны тағайындады:абсолют қара дененің интегралдың энергетикалық жарқырауыабсолют температураныңтөртінші дәрежесіне тура пропорционал:

БұлСтефан-Больцманзаңы.Мұнда  = 5,67 • 10-8Вт/м2К4 -Стефан-Больцмантұрақтысыдепаталады.өрнегіненабсолютқарадененіңинтегралдықэнергетикалықжарқырауытектемпературағатәуелдіекеінінкөреміз.Бірақ,бұлзаңабсолютқарадененіңсәулеленуініңспектрлікқұрамытуралыештеңеайтпайды.

Виннзаңы.

НемісфизигіВиннабсолютқарадененіңсәулеленуқабілетініңмаксимумысәйкескелетінжиіліктіңтемпературағатәуелділігінтағайындайды:

1

Физикапәніндеоптиканыңорныжәнебасқапәндерменбайланысынкөрсетіңіз.Жарықтың электромагниттік табиғатын көрсетіңіз.

2

Екідиэлектрикшекарасынақалыптытүскенэлектромагниттолқындардыңсынужәнешағылузаңдары

3

Абсолют және салыстырмалы сыну көрсеткіші. ЭМ толқындар шкаласы.

4

Толықішкішағылуқұбылысы.Екідиэлектрикорташекарасындағышағылужәнесынузаңдарынанықтау.

5

Монохроматжарықтыңинтерференциясы.Когеренттіліктіңұзындығыжәнеуақыты.Интерференциялық аспаптар.

6

Жұқақабыршақ (ұлпалардағы)интерференция.Бірдейқалыңдықтағыжолақтар.Интерференциялық жолақтардың енің анықтау.

7

Жазық-параллельпластинкадағыжарықтыңинтерференциясы (өткіншіжәнешағылғанжарықта)

8

Ньютонныңжарықсақиналарыныңрадиустарынанықтау (өткіншіжәнешағылғанжарықта)

9

Ньютонсақиналарыкөмегіменжарықтолқыныныңұзындығынанықтау

10

Интерференциялықаспаптар.Интерференцияқұбылысыныңөндірістеқолдануы

11

Френельдіңаумақәдісі.Аумақпластинасы

12

Зоналықпластиналар.ДөңгелексаңлаудағыФраунгофердифракциясы.

13

Дифракциялықтордыңнегізгісипаттамалары.Фраунгофердифракциясы.Дифракциялық тор және оның спектрлік сипаттамасы.

14

Дифракциялықтордыңспектрліксипаттамалары (спектрсызығыныңжартылайені,бұрыштықжәнесызықтықдисперсия,ажыратқышқабілеті,дисперсияалқабы)

15

Микроскоптыңкөмегіменшыныпластинканыңсынукөрсеткішінанықтауәдісінтүсіндіріңіз.

16

Электромагниттік толқындардың поляризациясы. Малюс заңы. Поляризаторлар.

17

ЖарықтолқынұзындығынФренельбипризмасыкөмегіменанықтауәдісінтүсіндіріңіз

18

Жазық-параллельпластинкадағыжарықтыңинтерференциясын (өткіншіжәнешағылғанжарықта)түсіндіріңіз

19

Қалыпты және «аномаль» дисперсия. Оны бақылау әдістері

20

Жарықтың жұтылуы. Бугер заңы

21

Жылулықсәулешығаружәнеоныңнегізгізаңдары

22

Жылулықсәулезаңдары.Стефан-Больцманзаңы.Виннің ығысу заңы

23

Фотоэлектрлік эффект, оның заңдары

24

Ньютонныңжарықсақиналарыныңрадиустарынанықтауәдісін (өткіншіжәнешағылғанжарықта)түсіндіріңіз

25

Анизотропорта.Анизотроптыортадағыжарықтолқындарыныңтаралуы:тәжірибелікфактілерментеорияэлементтері.Қосарланып сыну. Кәдімгі және ерекше сәулелер.

26

Ньютонсақиналарыкөмегіменжарықтолқыныныңұзындығынанықтауәдісінтүсіндіріңіз

27

Электромагниттіктолқындардыңполяризациясы.Малюсзаңынтексеруамалынтүсіндіріңіз.

28

Температуралықтепе-теңдіккүйіндегіденелердіңсәулешығаруы.Қара дененің сәуле шығару заңдары. Элементар кванттық теория.

29

Жарықтыңжұтылуынтүсіндіріңіз.Бугерзаңыдәлелдеңіз.

30

Қара дененің сәуле шығару заңдары. Фотоэффект.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21929. Общекорабельные системы и корабельные устройства 88.5 KB
  Боевая и повседневная деятельность обуславливает необходимость оборудование кораблей различными техническими средствами при помощи которых могли бы эффективно решаться следующие задачи: Борьба за непотопляемость корабля путем удаления воды из затопленных отсеков а также приемом и перекачиванием жидкого балласта для спрямления поврежденного корабля. Противоатомная защита корабля от радиоактивного заражения. Удаление с корабля трюмной воды различных нечистот и грязной воды. Корабельными системами называется совокупность специализированных...
21935. Защита информации в телекоммуникационных системах 811.5 KB
  Уязвимость ТКС - это некоторое неудачное свойство системы, которое делает возможным возникновение и реализацию угрозы. Атака на компьютерную систему - это действие, предпринимаемое злоумышленником, которое заключается в поиске и использовании той или иной уязвимости системы. Таким образом, атака-это реализация угрозы безопасности.
21937. РОЗВЯЗАННЯ ІНЖЕНЕРНИХ ЗАДАЧ ПО ТОПОГРАФІЧНИМ КАРТАМ ТА ПЛАНАМ 1.23 MB
  Довжина горизонтального прокладання лінії на місцевості визначиться за формулою Д = dпл М.1 Довжину нахиленої лінії місцевості L визначають за формулою 3. Якщо виміряно горизонтальне прокладання Д лінії на місцевості то її довжину на топографічному плані визначають за формулою .3 Довжину ламаної лінії рис.