Электромагниттік өрістің толқындық теңдеуі

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Шилманов Бексултан ВСУ 19-1 Оптика Электромагниттік өрістің толқындық теңдеуі.

Геометриялық оптика

Ауадан шыны табақшаға 60°-пен түскен жарық оның екінші бетінен шағылғанда толық ішкі шағылу бола ма? Шыны үшін сыну көрсеткіші 1, 5.

α=60º Шешуі: sinα=1/n=1/1. 5=0. 67

n=1. 5. sinα/sinβ=n _ш /n _ауа =n _ш

$\gamma$ -? sinβ=sinα/n _ш =0. 54

α= $\gamma$

Жауабы: Толық шағылу болады

Жарық күші 200 Кд электр шамы 45° бұрышпен жұмыс столына түседі. Столдың жарықтануы Е = 141 лк болса, лампа столдан қандай қашықтықта тұр?

I=200Кд Шешуі: $E = \frac{I}{r^{2}}\cos\alpha$

α=45º $r = \sqrt{\frac{I}{E}\cos\alpha}$ = $\sqrt{\frac{200}{141}\cos 45}º = 1м\$

Е=141лк h= r $\cos\alpha$ =1× $\cos{45{^\circ}}$ =0, 7м

h-? Жауабы: 0, 7м

Кейбір зат үшін толық ішкі шағылудың шекті бұрышы 45°. Осы зат үшін толық поляризация бұрышы қандай?

Шешуі: $\sin{i = \frac{1}{n}}$ ; i=45 ${^\circ}$ осыдан, n= $\frac{2}{\sqrt{2}} = 1, 4$

Брюстер заңы бойынша: tg $\ i$ =n, $i$ =arctg(n) =54, 7 ${^\circ}$

Жауабы: 54, 7 ${^\circ}$

Судан сыртқы шығып тұр. Егер күннің горизонттан биіктігі 45° болса, бағананың су бетіндегі және су астындағы көлеңкелерінің ұзындығын анықта.

h=2м Шешуі: $\beta = \arcsin\left( \frac{\sin\alpha}{n} \right) = \arcsin\left( \frac{\sin 45}{1, 33} \right) = \arcsin(\frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{1, 33})$

l=0, 75 = ${\ arcsin}{0, 53} = 45{^\circ}$

α=45º OB = $\ \ \frac{AB}{tg(90{^\circ} - \alpha) } = \frac{0, 75}{1} = 0, 75$

n=1, 33 DE=OD tg $\beta = h\ tg45{^\circ} = 2$ м

L=? CE=CD+DE=OB+DE=0, 75+2=2, 75

Жауабы: 2, 75

Квадрат салдың алдына қойылған нүктелік жарық көзінің сәулесі ұзындығы 4 м салдың шетінен су бетіндегі кеңістікке шығып кетпеу үшін оны қандай тереңдікке орналастыру қажет. Судың сыну көрсеткіші 1, 33.

Шешуі: $\frac{\sin\alpha}{\sin{90{^\circ}}} = \ \frac{1}{n};$ $\sin{\alpha = \frac{1}{1, 33}} = 0, 75$ ; $\alpha = 48{^\circ}30$

Дифракция

Гюйгенс-Френель принципінің тұжырымын жазыңыз.

Гюйгенс- Френель принципіне қандай да бір S көзінен туатын жарық толқыны, жалған көздерден сәулеленетін, когерентті екінші ретті ұсынылуы мүмкін. Бұндай көздер S көзін қамтитын кез келген тұйық беттердің шексіз аз элементтері болуы мүмкін. Әдетте бұл беттердің орнына толқындық беттердің бірін таңдайды, сондықтан барлық жалғын көздер бірдей фазада әсерлеседі. Осылай, көзден таралатын толқындар барлық екінші ретті когерентті толқындардың интерференциясының нәтижесі болып табылады.

Гюйгенс принципінің көмегімен жарықтың жолындағы бөгетің көлеңке жағына өтуін түсіндіріңіз

Толқындық фронт аймағының саңылауымен белгіленетін әрбір нүкте, саңылаудың ернеуін айналдыратын екінші ретті толқындардың көзі болып табылады. Осы толқындық фронттың барлық нүктелері толқындық фронт қозғалысы жағына қарай тарайтын екінші ретті сфералық толқындардың когерентті көздері болып табылады.

Дифракция дегеніміз не. Оған мысал келтіріңіз

Дифракция деп жолында кездесетін кедергіде толқынның айналуы, нақтырақ айтканда геометриялық оптика зыңынан кедергі маңында таралған толқынның кез келген ауытқуы.

Дифракциялық әсерлер күнделікті өмірде жиі кездеседі. Дифракцияның ең жарқын мысалдары жарықпен байланысты; мысалы, ықшам дискілерде немесе DVD дискілерінде жақын орналасқан тректер дифракциялық тор ретінде әрекет етеді.

Френель дифракциясы мен Фраунгофер дифракциясына анықтама беріңіз.

Френель дифракциясы . Егер жарық толқыны шектеусіз үлкен болып, жарық еркін таралса, онда жарық толқынының бір нүктеге түсіретін әсері Френель орталық зонасының жартысының әсеріндей болады да, жарық түзу сызық бойымен таралады. Ал жарық еркін таралмай, оның алдынан бөгет кездессе, жарықтың толқындық бетінің бір бөлігі бөгеледі, сөйтіп жарық сәулелері ауытқып бөгетті орай бұрылады, жарықтың түзу сызықпен таралу заңы бұзылады да дифракция құбылысы байқалады. Мұның мысалдарына жарық жолындағы кішкене экранның шеткі жиектері және тағы басқалар жатады. Егер жарық дифракцияланатын бөгет жарық көзі мен бақылау нүктесіне жақын болса, онда байқалатын жарық дифракциясы Френель дифракциясы деп аталады.

Фраунгофер дифракциясы. Егер бөгет жарық көзінен өте алыс болса, онда сол бөгетке түсетін жарық шоғы параллель болады, өйткені шексіз қашық толқындық бетті жазық бет деп санауға болады. Егер осындай жазық жарық толқыны дифракцияланғаннан соң жарық сәулелері бұрынғыша параллель болып таралса, онда байқалатын құбылыс Фраунгофер дифракциясы деп аталады.

Дифракциялық тордың ажырата алу қабілеті дегеніміз не?

Дифракциялық тордың негізгі бір сипаттамасы оның ажыратқыштық қабілеті. Спектрлік құралдың ажыратқыштық қабілеті деп оның толқын ұзындықтарының айырымы өте аз екі сызықты ажыратып бақылау мүмкіндігін айтады. Тор көмегімен алынған әрбір спектрлік сызықтың дифракциялық максимумдары болады. Егер толқын ұзындықтары λ және λ+∆λ сызықтарға тән ұлы максимумдар бірін-бірі ішінара жапқан болса, онда оларды белгілі бір шарт орындалғанда ғана бір-бірінен ажыратып байқауға болады.

Дифракциялық тордың ажыратқыштық қабілеті тордың саңылауларының жалпы саны n санына пропорционал болады, яғни: R=k*n, мұндағы к - спектрдің реттік саны

Жарық толқындарының жол айырымы мен фазалар айырымының арасындағы байланыс қандай?

Екі сәуленің оптикалық жол айырымы деп ∆s=s ₁ -s ₂ (s-оптикалық жол ұзындығы) аталады. Біреуі l ₁ жол ұзындығын жүретін, абсолютті n ₁ сыну көрсеткіші бар ортада, ал екіншісі l ₂ жолдан өтетін n ₂ абсолютті сыну көрсеткіші бар ортада, s ₁ =n ₁ l ₁ болғандағы бір көзден шыққан фазалар айырымы мынаған тең: ∆φ=2π/λ*(s ₁ -s ₂ ) =2π/λ*∆s.

Дифракциялық тордың периоды дегеніміз не?

Тордағы сызықтар қайталанатын аралықты дифракциялық тордың периоды деп атайды. Және d әрпімен белгілейді. Егер 1мм торға келетін N сызықтарының саны белгілі болса, тордың периодын мына формула бойынша анықтайды: 0, 001/N

Өзіне түскен сәуленің поляризация жазықтығын бұратын затты қалай атайды?

Оптикалық белсенді деп аталатын кейбір заттар (кварц, қант, қанттың су қоспасы, виндік қышқыл) поляризация жазықтығын бұра алады.

Егер дифракция торының периоды 3, 6 мкм болса, дифракцияның 3-ретінде қандай толқын ұзындығы байқалады?

d=3, 6 мкм Шешуі: dsinφ= 2kλ

к=3 λ= $\frac{d}{k} = \frac{3, 6}{3} = 1, 2\ мкм$

λ=? Жауабы: 1, 2 мкм

Дифракция торының штрихтарының арақашықтығы d = 4 мкм. Торға толқын ұзындығы λ = 0, 6 мкм сәуле тік келіп түседі. Тордың максимумдарының ең көп реттік санын анықтандар.

d=4мкм Шешуі: d $\times \ \sin{\theta = \pm k \times}$ λ