Жарықтың шашырауы

Кіріспе
1. Жарық туралы жалпы түсінік
2. Жарықтың шашырауы
3. Бұлыңғыр ортадағы жарықтың шашырауы
4. Молекулалық шашырау
Қорытынды
5. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Жарық – қуаттың бір түрі. Осының арқасында тірі жаратылыстардың барлығы, оның ішінде адам баласы да айналасындағы әлемді көре алады. Жарықтың өзі көзге көрінбейді,алайда өзі басқа заттардың барлығына көруіне себепші болады. Ол түзу сызық бойымен қозғалады, жолында мөлдір емес зат кездессе, сол заттың көлеңкесі пайда болады. Көлеңке дегеніміз- жарық көзіне қарама-қарсы жақта пайда болатын қараңғы аймақ.
Біз жарықтың жұтылуын қарастырғанда жарық таралатын орта оптикалық біртекті деп алғанбыз. Ал шын мәнінде жарық таралатын орта қанша таза болғанымен оптикалық біртекті ортаға жатпайды. Мысалы, сұйық ішінде газ ерітінділері, ұсақ қатты денелер жүруі мүмкін. Олай болса, ол оптикалық біртекті ортаға жатпайды. Оны бұлдыр орта деп атайды. Жарық толқыны бұлдыр ортада таралғанда оның ішінде жүрген бөгде бөлшектер жарықтын, таралу бағытын өзгертеді. Оны жарықтың шашырауы деп атайды. Жарық бұлдыр ортада таралғанда бның, интенсивтігі кемиді. Шашыраған жарық интенсивтігі (I) төрт дәрежелі жарық тербелісі жиілігіне тура ( ), ал төрт дәрежелі толқын ұзындығына кері пропорционал болады.

1.Жұманов К.Б. Оптика негіздері. 1-бөлім: Оқу құралы. – Алматы: Қазақ университеті, 2004. – 321 б.
2.Савельев И.В. Курс общей физики/в 3 т. - Том III.- М.: Высшая школа, 1999.
3.Ландсберг Г.С. Оптика.- М.; Наука, 1976.
4.Матвеев А.Н.. Оптика.- М.: Высшая школа. 1985.
5.Матвеев А.Н.. Оптика.- М.: Высшая школа. 1985.
6.Сивухин Д.В. Общий курс физики. - Т.4: Оптика.- М.: Наука, 1985.
7.Бутиков Е.И. Оптика.- М.: Высшая школа, 1986.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА

Реферат

СРС

Тақырыбы: " Жарықтың шашырауы. Бұлыңғыр ортада жарықтың шашырауы. Молекулалық шашырау"

Орындаған : Қадыхан. Е
Тексерген : Умирбекова З.К.
Курс:І
Факультет:Жалпы медицина
Тобы:004-02

Алматы 2017
Жоспар:

Кіріспе
1. Жарық туралы жалпы түсінік
2. Жарықтың шашырауы
3. Бұлыңғыр ортадағы жарықтың шашырауы
4. Молекулалық шашырау
Қорытынды
5. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Жарық
Жарық - қуаттың бір түрі. Осының арқасында тірі жаратылыстардың барлығы, оның ішінде адам баласы да айналасындағы әлемді көре алады. Жарықтың өзі көзге көрінбейді,алайда өзі басқа заттардың барлығына көруіне себепші болады. Ол түзу сызық бойымен қозғалады, жолында мөлдір емес зат кездессе, сол заттың көлеңкесі пайда болады. Көлеңке дегеніміз- жарық көзіне қарама-қарсы жақта пайда болатын қараңғы аймақ.

Корінетін жарық - барлық жарықтың бірі
1. тар мағынада - көрінетін сәуле, яғни жиілігі 7,5 ::1014 - 4,0 :: 1014Гц аралығындағы адам көзі қабылдайтын электрмагниттік толқын;
2. кең мағынасында -- қабылданатын сәулемен бірге спектрдің ультракүлгін және инфрақызыл аймағындағы сәулелерді де қамтитын оптикалық сәуленің синонимі.

Жарықтың шашырауы
Біз жарықтың жұтылуын қарастырғанда жарық таралатын орта оптикалық біртекті деп алғанбыз. Ал шын мәнінде жарық таралатын орта қанша таза болғанымен оптикалық біртекті ортаға жатпайды. Мысалы, сұйық ішінде газ ерітінділері, ұсақ қатты денелер жүруі мүмкін. Олай болса, ол оптикалық біртекті ортаға жатпайды. Оны бұлдыр орта деп атайды. Жарық толқыны бұлдыр ортада таралғанда оның ішінде жүрген бөгде бөлшектер жарықтын, таралу бағытын өзгертеді. Оны жарықтың шашырауы деп атайды. Жарық бұлдыр ортада таралғанда бның, интенсивтігі кемиді. Шашыраған жарық интенсивтігі (I) төрт дәрежелі жарық тербелісі жиілігіне тура (), ал төрт дәрежелі толқын ұзындығына кері пропорционал болады.
I4.
Бұл заңдылықты алғаш рет 1871 жылы Рэлей тағайындады. Сондықтан Рэлей заңы деп аталады. Егер оптикалық ортадағы бөлшектің мөлшері r жарықтың толқын ұзындығына тең немесе одан кіші болса (r), онда жарықтың шашырауы байқалады. Мұны Рэлейше шашырау деп атайды. Шындығына келгенде жарықтың бұлдыр ортадан шашырауын алғаш реттеген ағылшын физигі Тиндаль болатын. Сондықтан жарықтың шашырауы кейде Тиндаль эффекті деп те аталады. Жарық толқыны неғұрлым қысқа болса, соғұрлым ол көбірек шашырайды.
Құрамында ешқандай бөгде заттар болмаса, біртекті ортада да жарықтың шашырауы байқалады. Бұл кездегі шашырау ортаның температурасына байланысты. Сұйықтың немесе газдың температурасы өзгергенде, оның молекулаларының қозғалыс жылдамдығының өзгеретіні мәлім. Олай болса, біртекті оптикалық ортаның тығыздығы барлық жерінде бірдей болмайды. Тығыздықтың өзгеруі салдарынан ортаның жарық сыну көрсеткіші бір нүктеден екінші нүктеге көшкенде өзгеріп отырады. Ендеше, молекулалар мен атомдардың жылулық қозғалысы нәтижесінде орта оптикалық біртекті болмайды.
Міне, осы кездегі шашырауды жарықтың молекулалық шашырауы деп атайды. Біз қысқа жарық толқындарының ұзын жарық толқындарына қарағанда көбірек шашырайтынын айттық. Ендеше шашыраған табиғи жарық құрамында көгілдір, көк және күлгін түсті сәулелер басым келеді. Сондықтан атмосферада шашыраған күн сәулесінің түсі бізге көкшіл болып көрінеді. Ашық күндері аспанның көгілдір болып көрінуі күн сәулесінің жолындағы ұсақ бөлшектердің шағылысуынан деп түсіндіруге болады. Ақ жарықтың қысқа толқынды (көк, көкшіл, күлгін) сәулелері жолында кездескен кедергіге соқтығысып шашырап кетеді де, атмосфера қабатына ұзын толқынды (қызыл, қызғылт, сары) сәулелер өтеді. Сондықтан күннің қызарып шығуы мен батуы түрлі-түсті сәулелердің (қызылдан күлгінге дейінгі) атмосферадан өткенде түрліше шашыраумен түсіндіріледі.

Оптикалық сәуле (жарық) ағынының затпен өзара әсерлесуі кезінде кейбір сипаттамаларының өзгеруі. Мұндай сипаттамаларға жарық қарқындылығының кеңістіктік таралуы, жиіліктік спектр, жарықтың полярлануы жатады. Көбінесе, Жарықтың шашырауы деп ортаның кеңістіктік біртексіздігінен болатын сол ортаның өзіндік емес (меншіксіз) жарқырауын айтады. Жарықтың шашырауын жүйелі түрде кванттық электрдинамикаға негізделген сәуленің затпен әсерлесуінің кванттық теориясы мен зат құрылысының кванттық көзқарасына сүйене отырып сипаттауға болады. Бұл теория бойынша, Жарықтың шашырауының әрбір жеке актісі зат бөлшегінің энергиясы , импульсі k және полярлануы болатын фотонды жұтуы, содан кейін энергиясы , импульсі k және полярлануы болатын фотонды шығаруы деп қарастырылады (мұндағы және -- түскен және шашыраған сәуле жиіліктері, k және k -- толқындық векторлар). Егер шыққан фотонның энергиясы жұтылған фотонның энергиясына тең болса , онда Жарықтың шашырауы рэлейлік шашырау немесе серпімді шашырау делінеді. Ал Жарықтың шашырауы болғанда, энергия сәуле мен заттың арасында бөлінеді де, ол серпімсіз шашырау деп аталады.
Жарықтың шашырауын, көп жағдайда, сәуленің толқындық теориясы негізінде сипаттау жеткілікті. Бұл теория тұрғысынан, түскен жарық толқыны орта бөлшектерінде электр зарядтарының еріксіз тербелістерін тудырады, ал олар екінші реттік жарық толқындарының көздері болып табылады.

Жарықтың шашырауының кванттық жолмен де сипаттау
Жарықтың шашырауын классикалық жолмен де, кванттық жолмен де сипаттаудың сандық сипаттамасы шашыраудың дифференциалдық қимасы (d) болып есептеледі. Ол (d) денелік бұрыштың (d) кішкене элементінде шашыраған сәуле ағынының (dJ) түскен сәуле ағынының (J0) шамасына қатынасы ретінде анықталады: d=dJJ0. Шашыраудың толық қимасы барлық бағыт бойынша (яғни d ішіндегі) d-лардың қосындысына тең (қиманың өлшемділігі см2). Жарықтың шашырауын анықтайтын факторлардың әр түрлі болатындығынан оның барлық жағдайын қамтитын біртұтас дәл тәсілді көрсету қиын. Сондықтан құбылысты әр түрлі дәлдікпен сипаттайтын идеал жағдайлар қарастырылады (мысалы, жеке электрондағы Жарықтың шашырауы, жеке атомдағы Жарықтың шашырауы, молекуладағы Жарықтың шашырауы, ұсақ бөлшектердегі Жарықтың шашырауы, ірі бөлшектердегі Жарықтың шашырауы). Көп бөлшектен құралған ортадағы Жарықтың шашырауының жеке бөлшектердегі Жарықтың шашырауынан ерекше айырмашылығы бар. Ол, ең алдымен, толқындар интерференциялануына, екіншіден көп рет шашырау эффектісіне, үшіншіден, бөлшектердің өзара әсерлесуіне байланысты болып келеді.
Егер шашыраған толқынның фазасы түскен толқынның фазасымен бір мәнді анықталатын болса, онда Жарықтың шашырауы когерентті Жарықтың шашырауы деп, ал керісінше жағдайда ол когерентті емес Жарықтың шашырауы деп аталады. Жарықтың шашырауы құбылысы физиканың, химияның және техниканың әр түрлі саласындағы зерттеу жұмыстарында кеңінен пайдаланылады.

Рэлей шашырауы
Көптеген тәжірибелік деректер бойынша жарық оптикалық біртекті ортада түзу сызықты таралады. Гюйгенстің, Ферманың және т.б.. принциптерінен де дәл осындай қорытынды жасалады. Егер ортада оптикалық біртекті еместіктер пайда болса, онда бұлар жарықтың шашырауын туғызады.
Оптикалық біртекті еместіктер әртүрлі себептерден пайда болуы мүмкін. Мысалы, газдағы бөгде заттың қатты бөлшектері, ауадағы сұйықтың тамшылары, сұйықтағы бөгде қатты заттың бөлшектері және т.б. орталарды оптикалық біртекті емес етеді. Осындай оптикалық біртекті емес орталарды бұлдыр орталар деп атау қабылданған.
Тәжірибеге қарағанда жарық бөгде қоспалары жоқ мөлдір біртекті орталар арқылы таралған жағдайда да шашырайды екен. Осындай шашырау - біртекті орталардағы шашырау - жарықтың молекулалық шашырауы деп аталады.
Жарықтың шашырау құбылысына бұдан кейінгі зерттеулер нәтижесінде пайда болу механизмі бойынша және барлық басқа белгілері бойынша жарықтың бұлдыр орталардағы және жарықтың молекулалық шашырауынан өзгеше шашыраудың болатындығы анықталды. Бұл - жарықтың комбинациялық шашырауы.

Оптика

ЭМ толқындар шкаласы. Жарықтың табиғаты туралы ілімнің дамуы. Ферми принципі. Жарық жылдамдылығы. Жарық көздерінің модельдері. Пішіні әртүрлі көздерден шығатын жарық көздерінің беретіңн жарықталуы.
Табиғаттағы сыну және рефракция құбылыстары. Жарық талшықтары. Геометриялық оптиканың негізгі ұғымдары мен анықтамалары. Оптикалық бейнелердің геометриялық теориясының бастамалары. Сфералық бетте сыну. Центрленген оптикалық жүйе. Линзадағы бейнені тұрғызу. Жұқа линза формуласы. Сфералық айна. Оптикалық жүйелерді қосу. Линзалық оптикалық құралдар. Көз және көру қабілеті. Көздің оптикалық схемасы. Аккомодация және адаптация. Күндізгі және кешкі көру қабілетті. Жарықсезгіш рецепторлар. Түс және түстік координаттар ұғымы.
Монохромат жарықтың интерференциясы. Жазық толқындардың интерференциясы. Екі нүктелік жарық көздерінен шығатын толқындардың интерференциясы. Толқындық фронты бөлу және амплитуданы бөлу әдістері бойынша тәжірибелер. Интерференциялық жолақтарды локализациялау. Көлбеулігі бірдей және қалыңдығы бірдей жолақтар. Ньютон сақиналары. Квазимонохромат жарықтың интерференциясы. Уақыт бойынша когеренттілік. Кеңістік бойынша когеренттілік. Жарық көзінің өлшемдерінің интерференциялық бейнеге әсері. Интерференция апертурасы. Рэлей, Жамен, Рожденственский, Майкельсон екісәулелік интерферометрлері. Майкельсон және Бенуа тәжірибелері. Фурье-спектрометрлері. Фурье түрлендіруі. Фурье-спектрометрінің артықшылығы. Көпсәулелік интерференцияның қолдануы. Оптикалық фильтрлер. Көпқабатты диэлектрлік қаптаулар. Диэлектрлік айналарды алу. Оптиканың жарықталынуы. Фабри-Перо интерферометрі. Эйри формулалары. Интерференциялық жолақтардың анықтығы. Вавилов-Черенков сәуле шығаруы.
Дифракция құбылысы. Гюйгенс-Френель принципі, оның интергалдық түрі және интерпретациясы. Френель аумақтары. Дифракциялық бейнелерді талдау үшін векторлық диаграммаларды қолдану. Аумақтық пластинкалар. Дөңгелек саңылау мен экрандағы дифракция. Бабине принципі. Жартылайшексіз экранның шетіндегі дифракция. Корню спиралі. Френель жуықтауы және Фраунгофер жуықтауы. Жіңішке саңылаудағы, тікбұрышты және дөңгелек саңылаулардағы Фраунгофер дифракциясы. Амплитудалық және фазалық дифракциялық торлар. Акустикалық толқындардағы дифракция. Акустооптикалық модуляторлар. Дифракция мен спектрлік анализ. Спектрді кеңістікте жіктеуші спектроскопия. Призмалық, дифракциялық және интерференциялық спектрлік құралдар мен олардың негізгі сипаттамалары: аппараттық функциясы, бұрыштық және сызықтық дисперсиясы, ажырату қабілеті, дисперсия аумағы. Бейнені қалыптастыратын құралдардағы дифракция ролі: линзада, телескопта, микроскопта.
Бейненің голографиялық жазу әдісінің физикалық негіздері. Габор және Денисюк голограммалары. Оптикалық статикалық голографияның қолдануы. Акустикалық голография. Динамикалық голография. Көпөлшемді құрылымдағы дифракция. Брэгг-Вульф формуласы. Лауэ әдісі. Кристалды айналдыру әдісі. Ұнтақ әдісі. Базистың құрылымдық факторы мен шашыратудың атомдық факторы туралы түсінік. Фотондық кристалдар. Табиғи фотондық кристалл. Жасанды фотондық кристалдар.
Оптикадағы поляризация ұғымы. Жарықтың электромагниттік теориясының шеңберіндегі сәуленің поляризациясын бейнелеу. Жарық толқынының затпен әсерлескендегі электр және магнит өрістерінің ролі. Жазық, шеңбер, эллипс бойымен поляризацияланған және поляризацияланбаған жарықты ажырату. Негізгі анықтамалар мен терминдер. Поляризацияның түрлері мен формалары. Поляризацияланбаған сәулелер. Табиғи жарық. Стокс параметрлері мен Мюллер матрицасы туралы түсінік. Жарықтың екі ортаның шекарасымен әсерлескендегі поляризациялық құбылыстар. Оптикадағы Френель формулалары. Толық шағылу. Брюстер пластикалар жиынтығы, шағылдырғыш поляризаторлар.
Диэлектриктер шекарасындағы толық ішкі шағылу. Поляризациясы әртүрлі шағылған сәулелер фазаларының қатынастары. Металдар оптикасы. Максвелл теңдеулері мен металдағы толқындар. Металл шекарасындағы жарықтың шағылу мен сынуының геометриялық заңдары. Металдардың оптикалық константаларын өлшеу.
Анизотроп орталардың оптикасы. Анизотроп орталардағы жарық толқындарының таралуы: эксперименттік фактілер мен теория элементтері. Френельдің толқындық нормальдер теңдеуі. Фазалық және сәулелік жылдамдықтар. Біросьті және екіосьті кристалдар. Жарықтың қосарланып сынуы. Гюйгенс тұрғызуының көмегімен жарықтың таралуын сапа жағынан талдау. Поляризацияланған жарықтың интерференциясы. Поляризациялық құралдар, қалыңдығы ө толқын ұзындықты және ұ толқын ұзындықты пластинкалар. Эллипс бойынша поляризацияланған жарықты алу және талдау. Гиротропты орталар туралы ұғым. Табиғи оптикалық активтілік. Сахарометрия. Механикалық деформация, электрлік (Поккельс және Керра эффектілері), магниттік (Фарадей, Коттон-Муттон эффектілері) өрістер әсерінің нәтижесінде пайда болатын оптикалық қасиеттердің анизотропиясы. Зееман эффектісі. Сұйық кристалдардағы оптикалық эффекттер. Динамикалық шашырату. Қосарланып сыну құбылысын электрлік өріс көмегімен бағытты түрде өзгерту. "Твист-эффектісі". Қонақ-ие эффектісі.
Жарықтың дисперсиясы. Жарықтың заттағы таралуының микроскопиялық бейнесі. Сызықты оптикалық осциллятор. Дисперсияның классикалық электрондық теориясы. Сыну және жұту көрсеткіштерінің жиіліктен тәуелділіктері. Фазалық және топтық жылдамдықтар, олардың қатынастары. Сыну көрсеткішінің қалыпты және аномал дисперсиясы. Дисперсияны байқау схемалары. Пуччианти әдісі. "Ілмектер" әдісі. Толқындық пакеттердің дисперсиялық ағылуы. Жарықтың өшуі және спектрлік сызықтың ұлғаюы. Сындық жиілік.
Жылулық сәуле шығару. Заттың сәуле шығару және жұту қабілеттері мен олардың қатынастары. Абсолют қара дененің моделі. Стефан-Больцман заңы, Вин ығысу формуласы. Рэлей-Джинс формуласы. Сәуле шығарудың классикалық теориясының шектелуі. Кванттық теорияның элементтері. Планк формуласы.
Жарықтың шашырауы. Жарықтың молекулалық шашырауы. Шашыраған жарық интенсивтілігінің жиілікке тәуелділігі (Рэлей формуласы) және шашыратудың бұрыштық диаграммасы. Ми шашыратуы және тығыздық флуктуациясындағы шашырату. Доплер эффектісі мен жарықтың абберациясы. Шашыраған жарықтың поляризациясы, оның спектрлік құрамы. Мандельштам-Бриллюэн өзіндік шашыратуы және комбинациялық шашырату. Ұсақдисперсті және бұлыңғыр орталардағы жарықтың шашырауы.
Табиғаттағы оптикалық құбылыстар. Күн - сәуле көзі. Синхротрондық сәуле шығару. Жердің бетін жарықтандыру. Атмосфераның өткізуі. Атмосферадағы рефракция. Сәуленің турбуленттік ығысуы. Атмосферадағы Рэлей шашыратуы. Кемпірқосақты зерттеудің тарихы мен есептеуі. Галоның түрлері мен пайда болу себебтері. Полярлық жарқырау.
Атомдар мен молекулалардың жарық шығаруының кванттық теориясының негізгі ұғымдары. Екідеңгейлі жүйенің сәулелермен әсерлесуі: өзіндік және еріксіз ауысулар. Эйнштейн коэффициенттері. Көпдеңгейлі жүйелер. Энергиялық деңгейлердің инверстік толуындағы жарықтың резонанстық күшеюі. Әртүрлі орталардағы инверстік толтырудың әдістері. Күшею сызығының енін анықтайтын факторлар. Лазерлер - құрылысы мен жұмыс принципі. Оптикалық резонатордың ролі.
Люминесценция құбылысы: ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.