Энергия электромагнитной волны.
Поверхностная плотность I потока энергии волн равна энергии E, переносимой в единицу времени через поверхность S, расположенную перпендикулярно направлению распространения волн:
Фронт волны
- геометрическое место точек, до которых дошли колебания к моменту времени t.
Волновая поверхность
- геометрическое место точек, имеющих одну и ту же фазу (синфазная поверхность).
Луч
- направление распространения волны перпендикулярно её фронту.
Фазовая скорость
- скорость распространения фазы колебания.
Скорость света в среде:
c - скорость света в вакууме, ε0 - электрическая постоянная, μ0 - магнитная постоянная.
Скорость света в среде υ всегда меньше скорости света в вакууме c
Импульс электромагнитной волны:
Закон отражения волн.
Угол отражения волны равен углу её падения, и оба они лежат в одной и той же плоскости.
Закон преломления волн.
Угол падения и преломления волны лежат в одной плоскости. Отношения синусов углов падения и преломления для двух данных сред есть величина постоянная. Её называют относительным показателем преломления n21:
i - угол падения, r - угол преломления, υ1 и υ2 - фазовые скорости волн в первой и второй средах соответственно.
Показатели преломления.
Относительный показатель преломления равен отношению фазовых скоростей в первой и второй средах.
Если первой средой является вакуум, то показатель преломления называют абсолютным.
Относительный показатель преломления двух веществ есть отношение абсолютных показателей преломления этих веществ:
Полное внутреннее отражение.
Явление полного внутреннего отражения наблюдается при переходе волны из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. Оно характеризуется предельным углом падения iпр, который определяется из соотношения
Луч переходит из среды в воздух при
Линза. Формула тонкой линзы:
F - фокусное расстояние линзы, d - расстояние от линзы до предмета, f - расстояние от линзы до изображения.
Оптическая сила линзы D
- величина, обратная фокусному расстоянию:
Единица оптической силы - 1 диоптрия (дптр) = 1 м-1.
Собирающая линза имеет положительную оптическую силу, рассеивающая - отрицательную.
Лупа.
Лупа - линза для получения увеличенного изображения малых объектов. Увеличение лупы
L - расстояние наилучшего зрения, равное 25 см при нормальном зрении, F - фокусное расстояние лупы.
Сферическое зеркало.
Формула сферического зеркала имеет вид
R - радиус кривизны зеркала, D - расстояние от зеркала до предмета, f - расстояние от зеркала до изображения.
Микроскоп.
Микроскоп - оптический прибор для рассматривания малых объектов, состоящих из окуляра (линзы, обращённой к глазу) и объектива (линзы, обращённой к объекту). Видимое увеличение микроскопа
f1 и f2 - фокусные расстояния объектива и окуляра соответственно, Δ - расстояние от заднего фокуса окуляра до переднего фокуса объектива, L - расстояние наилучшего зрения.
Зрительная труба (телескоп).
Телескоп предназначен для рассматривания удалённых объектов. Видимое увеличение зрительной трубы (телескопа)
fоб и fок - фокусные расстояния объектива и окуляра соответственно.
Когерентные волны.
Когерентными волнами называются волны одинаковой частоты, разность фаз между которыми не меняется со временем.
Интерференция волн.
Интерференция волн - явление, при котором в зависимости от соотношения фаз нескольких взаимодействующих когерентных волн происходит взаимное усиление или ослабление их интенсивности (образуется интерференционная картина).
Условие максимального усиления света при интерференции:
k = 0, 1, 2, ..., Δ - оптическая разность хода двух лучей, λ - длина волны.
Условие максимального ослабления света при интерференции:
Принцип Гюйгенса-Френеля.
Каждая точка среды, до которой дошла световая волна, становится источником вторичных волн; новый фронт волны образуется в результате интерференции вторичных волн.
Дифракция волн.
Дифракция - явление огибания волнами встречных препятствий.
Угол дифракции.
Угол φ, соответствующий максимуму дифракционной картины при дифракции на узкой щели, находится из условия
k = 0, 1, 2, 3, ..., d - ширины щели
Дисперсия волн.
дисперсией волн называют зависимость их фазовой скорости и, следовательно, показателя преломления от частоты: ;
Поляризация волн. Плоскость поляризации.
Поляризация волн - фиксация колебаний векторов E и B световой волны в определённых плоскостях. Плоскость, проходящую через вектор напряжённости волны и направление её распространения, называют плоскостью поляризации.