Закон Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина

Интерференция света.

Интерференция светаЯвление интерференции свидетельствует о том, что свет — это волна. Интерференциейсветовых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства. Условия интерференции.Волны должны быть когерентны. Когерентность- согласованность. В простейшем случае к огерентными являются волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз.

Использование интерференции в техники. Проверка качества обработки поверхности до одной десятой длины волны. Несовершенство обработки определяют но искривлению интерференционных полос, образующихся при отражении света от проверяемой поверхности. Интерферометры служат для точного измерения показателя преломления газов и других веществ, длин световых волн. Просветление оптики. Объективы фотоаппаратов и кинопроекторов, перископы подводных лодок и другие оптические устройства состоят из большого числа оптических стекол, линз, призм. Каждая отполированная поверхность стекла отражает около 5% падающего на нее света. Чтобы уменьшить долю отражаемой энергии, используется явление интерференции света.

Дифракция света. Дифракционая решетка.

Характерным проявлением волновых свойств света является дифракция света — отклонение света от прямолинейного распространения на резких неоднородностях среды. Дифракция была открыта Ф.Гримальди в конце XVII в. Объяснение явления дифракции света дано Т. Юнгом и О. Френелем, которые не только дали описание экспериментов по наблюдению явлений интерференции и дифракции света, но и объяснили свойство прямолинейности распространения света с позиций волновой теории.

Дифракционная решетка - система препятствий (параллельных штрихов), сравнимых по размерам с длиной волны. Величина d = a + b называется постоянной (периодом) дифракционной решетки, где а — ширина щели; b — ширина непрозрачной части. Угол φ - угол отклонения световых волн вследствие дифракции. Наша задача - определить, что будет наблюдаться в произвольном направлении φ - максимум или минимум. Оптическая разность хода Из условия максимума интерференции получим: . Следовательно: - формула дифракционной решетки. Величина k — порядок дифракционного максимума

( равен 0, ± 1, ± 2 и т.д.).

Дисперсия света.

Пучок света, проходя через треугольную призму, отклоняется к грани, лежащей напротив преломляющегося угла призмы. Однако если это будет пучок именно белого света, то он, после того как пройдет через призму, не только отклонится, но и разложится на цветные пучки. Такое явление называется дисперсия света. Оно было впервые изучено Исааком Ньютоном в 1666 году в серии замечательных опытов. Из всех проведенных опытов Ньютон сделал такие выводы:

1)белый свет по своей природе является сложным светом, который состоит из цветных лучей;

2)у лучей света различной цветности различны и показатели преломления вещества; в результате этого, когда пучок белого света отклоняется призмой, он разлагается в спектр;

3)если соединенить цветные лучи спектра, то вновь получится белый свет.

Таким образом, дисперсия света – это явление, которое обусловлено зависимостью показателя преломления вещества от длины волны (или частоты).

Поляризация света.

Поляриза́ция волн — характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. В продольной волне поляризация возникнуть не может, так как направление колебаний в волнах этого типа всегда совпадает с направлением распространения.

Виды поляризации. Поперечная волна характеризуется двумя направлениями: волновым вектором и вектором амплитуды, всегда перпендикулярным к волновому вектору. Волновой вектор показывает направление распространения волны, а вектор амплитуды показывает, в какую сторону происходят колебания. В трёхмерном пространстве имеется ещё одна степень свободы — возможность вращения вектора амплитуды вокруг волнового вектора.

Причиной возникновения поляризации волн может быть:

1)несимметричная генерация волн в источнике возмущения;

2)анизотропность среды распространения волн;

3)преломление и отражение на границе двух сред.

Практическое значение. Скорость распространения волны может зависеть от её поляризации. Две волны, линейно поляризованные под прямым углом друг к другу, не интерферируют. Чаще всего это явление используется для создания различных оптических эффектов, а также в 3D-кинематографе. Круговая поляризация применяется в антеннах космических линий связи. Вообще, круговая поляризация — вещь теоретическая. На практике говорят об антеннах эллиптической поляризации — с левым или правым направлением вращения. Круговая поляризация света используется также в технологиях стереокинематографа.

Тепловые излучение.

Тепловое излучение представляет собой передачу тепловой энергии, представленную электромагнитными волнами, от одного тела к иному. Она возникает за счет внутренней энергии данного тела. Волны, которые имеют определенную длину, поглощаются телом и затем проходят через атмосферу. Тепловое излучение можно происходить вследствие химических или ядерных реакций, электромагнитного рассеивания, а также при механическом воздействии на предмет. При этом энергия, которая выделяется, может передаваться путем касания, то есть взаимодействия между предметами с высокой и низкой температурами, а также путем переноса при помощи жидкостей или газов.

Тепловое излучение и его характеристики. Известно, что элементы, которые нагреты до высокой температуры, светятся. Данное явление именуется тепловым излучением. Так, при высокой температуре излучается короткие видимые волны, при низких – длинные инфракрасные. Энергия теплового излучения, которая исходит от каждого тела, компенсируется за счет энергии, которая поглощается данным телом. Такой процесс называется равновесным тепловым излучением.

Закон Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина.

1ый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узле равна нулю, то есть

Есть и другая формулировка этого закона: Сумма токов, входящих в узел, равна сумме токов, выходящих из узла.

2ой закон Кирхгофа: в замкнутом электрическом контуре алгебраическая сумма напряжений равна нулю.

Закон Стефана — Больцмана:Мощность излучения абсолютно чёрного тела (интегральная мощность по всему спектру), приходящаяся на единицу площади поверхности, прямо пропорциональна четвёртой степени температуры тела:

где — мощность на единицу площади излучающей поверхности.

Закон Вина: Вин сформулировал закон теплового излучения, согласно которому длина волны λ_m, на которую приходится max излучательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна его абсолютной t.

Этот закон можно записать в виде

Закон Вина наз. законом смещения, подчеркивая тем самым, что при повышении t абсолютно черного тела положение максимума его излучательной способности смещается в область коротких длин волн.

Квантовый характер излучения. Формула Планка.

Для получения правильного вида немец. физик Макс Планк сформулировал квантовую гипотезу, согласно которой электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии квантов, величина которых пропорциональна частоте излучения:

Константа - постоянная Планка.

Из гипотезы Планка может быть получено следующее выражение для средней энергии излучения с частотой :

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 5551; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!