Лекция 8
Основные выводы.
1. Закон прямолинейного распространения света.
В однородной среде свет распространяется по прямым линиям.
2. Закон отражения света.
Луч падающий, нормаль к отражающей поверхности и луч отраженный лежат в одной плоскости, причем углы между нормалью равны между собой: угол падения равен углу отражения.
3. Закон преломления света — закон Снелла
Луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела. Угол падения θi и угол преломления θr связаны соотношением
n 1sinθ1= п 2sinθ 2.
При падении луча из среды с большим показателем преломления п 2на границу раздела со средой с меньшим показателем n 1при углах θ2 > θc, где θc определяется условием sinθc= n 1/ n 2, происходит полное внутреннее отражение. При этом преломленного луча не существует.
4. Законы геометрической оптики позволяют определить ход лучей в оптических системах и их характеристики.
5. При отражении в плоском зеркале образуется мнимое изображение. Расстояние от объекта до зеркала do равно расстоянию до изображения d i.
6. Сферическим зеркалом называется зеркало, отражающая поверхность которого нанесена на сегмент сферы. Зеркало называется выпуклым, если отражающий слой нанесен на наружную поверхность сегмента, и вогнутым, если он нанесен на внутреннюю поверхность.
7. Бесконечно удаленный объект (параллельный пучок лучей) в вогнутом зеркале образует действительной изображение — действительный фокус. В выпуклом зеркале бесконечно удаленный объект образует мнимое изображение — мнимый фокус. Фокусное расстояние связано с радиусом кривизны зеркала формулой f = R /2.
8. Связь расстояния до объекта d o, расстояния до изображения d i и фокусного расстояния f дается выражением .
9. Построение изображения объекта производится методом тонких лучей. Для вогнутого зеркала различают три случая:
а) Объект расположен дальше, чем центр кривизны — изображение действительное, перевернутое, уменьшенное.
б) Объект расположен между центром кривизны и фокусом — изображение действительное, перевернутое, увеличенное.
в) Объект расположен между фокусом и зеркалом — изображение мнимое, прямое, увеличенное.
Для выпуклого зеркала изображение всегда мнимое, прямое, уменьшенное.
10. Увеличением зеркала m называется отношение размеров изображения hi и объекта ho:|m| = hi / ho = di/do. Знак m считается положительным для прямого изображения и отрицательным для перевернутого.
6. Волновые уравнения для электромагнитной волны при распространении ее в области пространства, не содержащей зарядов и токов:
и
7. Для плоской электромагнитной волны имеем уравнения:
и
решения которых:
Е = Eo cos (ωt — kx) и В = B ocos (ωt — kx),
где ω — круговая частота волны и — волновое число,
Величины E и В имеют одинаковые фазы, взаимно перпендикулярны, а амплитуды связаны соотношением E o = cB o,где с — скорость света.
8. Экспериментально существование электромагнитных волн было установлено в опытах Г. Герца в 1887 году. А в 1896 году А.С. Попов использовал явление генерации и регистрации электромагнитных волн для передачи информации. Первое сообщение, переданное по радио на расстоянии 250 м, было «Генрих Герц».
9. Электромагнитная волна переносит энергию. Плотность энергии в области пространства, где проходит электромагнитная волна равна
.
10. Плотность потока энергии определяется вектором Умова-Пойнтинга:
11. Плотность импульса электромагнитной волны определяется выражением:
где с — скорость света.
Электромагнитная волна, падая на какое-либо тело, оказывает на него давление:
Р = (1 + α) < u >,
где α — коэффициент отражения и < u > — с реднее значение энергии.
Давление света экспериментально было обнаружено в опытах П.Н. Лебедева.