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 λm, 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:






Мы поможем в написании ваших работ!