2018-02-14
555
Введение
Электромагнитные волны оптического диапазона
· Оптика как раздел физики
· Электромагнитные волны оптического диапазона
· Видимый диапазон
· Видимый диапазон и солнечное излучение
Фотометрия
· Фотометрия как раздел оптики
· Перенос энергии электромагнитной волной
o Плотность потока энергии
o Вектор Умова-Пойтинга
o Постоянная и переменная составляющая вектора Умова-Пойтинга
o Порядок величины периода световых колебаний
· Усреднение энергии детектирующим устройством
· Интенсивность
· Пропорциональность интенсивности квадрату амплитуды
· Единицы измерения интенсивности
· Эффективная интенсивность
· Два метода измерения энергии
o энергетический (объективный)
o визуальный (субъективный)
· Два типа фотометрических единиц
o энергетические
o визуальные (световые, фотометрические)
· Фотометрические характеристики в энергетических единицах
o Поток энергии излучения (поток лучистой энергии)
§ Точечный источник
|
|
|
§ Усредненная мощность излучения через площадку
§ Единицы измерения
§ Связь потока и интенсивности
o Сила света
§ Телесный угол
· Определение телесного угла
· Телесный угол, определяемый произвольной площадкой
§ Определение силы света
§ Средняя сила света
§ Изотропные источники
§ Полный световой поток
o Освещенность
§ Связь освещенности и силы света
§ Законы освещенности
· Закон обратных квадратов
· Закон косинуса
o Яркость
§ Протяженные источники
§ Видимая поверхность
§ Яркость источника
§ Ламбертовы (диффузно светящиеся) источники
o Светимость
§ Интегральная величина
§ Светимость Ламбертовых источников
· Переход от энергетических единиц к световым (визуальным)
o Спектральная чувствительность глаза
§ Идеальный (объективный) фотоприемник и глаз
§ Относительная видность
§ Усредненная кривая спектральной чувствительности (кривая видности)
§ Колбочки и палочки
o Кандела – основная световая единица измерения
o Световой поток – люмен
§ Переход от Вт к Лм
o Освещенность – люкс
o Яркость
Основные законы оптики
· Закон прямолинейного распространения света
o Опытные доказательства (четкая подобная геометрическая тень)
o Ограничение (малое отверстие)
· Закон независимости световых пучков
· Закон отражения света
o Угол падения и угол отражения
o Ограничение
· Закон преломления света
o Угол преломления
o Формулировка закона
o Относительный показатель преломления
o Абсолютный показатель преломления
o Показатели преломления вакуума, воды, стекла
o Закон Снелиуса
o Оптически более плотная среда
|
|
|
o Пример с монеткой на дне водоема
o Определение показателя преломления стекла при помощи микроскопа
o Полное внутреннее отражение
§ Суть явления
§ Применения
· Определение показателя преломления
· Оптические волокна
o Примеры применения закона преломления
§ Преломление света на плоскопараллельной пластинке (делители излучения)
§ Оптическая призма
· Отклонение падающего излучения
· Полное отражение в требуемом направлении
· Принцип Ферма
o Траектория светового луча в однородной и неоднородной среде
o Оптическая длина пути (однородная и неоднородная среда)
o Принцип Ферма
o Вывод законов прямолинейного распространения и отражения света
o Вариационный принцип
o Таутохронные системы
· Принцип Гюйгенса
o Принцип Гюйгенса
o Иллюстрация на примере плоской и сферической волны
o Преломление параллельного пучка
Волновая природа света
· Волна
· Продольные и поперечные волны
· Скорость света, показатель преломления
· Фронт волны
· Плоские и сферические волны
· Плоская монохроматическая волна
o Фронт волны
o Волновое уравнение
o Общий вид решения
o Уравнение плоской монохроматической волны
§ Амплитуда
§ Круговая (циклическая) частота
§ Фаза, начальная фаза
o Волновое число
o Монохроматическая волна
o Экспоненциальное представление плоской монохроматической волны
§ Формула Эйлера
§ Действительная (мнимая) часть
o Уравнение плоской монохроматической волны, распространяющейся в произвольном направлении
· Сферическая волна
o Точечный источник света
o Убывающая амплитуда
o Уравнение сферической волны
o Как получить плоскую волну, используя точечный источник света
· Монохроматические и квазимонохроматические волны
o По определению описывается гармонической функцией
o Постоянные частота, амплитуда и фаза
o Любая реальная волна не является монохроматической
o Больше интервал постоянства амплитуды – более монохроматическая волна
o Монохроматическая волна – абстракция (модель)
o Квазимонохроматическая волна
o Гармоническая волна с изменяющейся амплитудой эквивалентна совокупности нескольких монохроматических волн
§ Пример с гармонически изменяющейся амплитудой
§ Интегралы Фурье (любой периодический и непериодический закон изменения амплитуды)
o Модуляция
§ Пример с двумя камертонами
o Световые волны, излучаемые атомами
§ Цуг
§ Длина цуга
§ Спектральный состав излучения цуга
Поляризация света
· Равнозначность продольных волн
· Различие поперечных волн
· Волна вида ” E x, B y”
o Синфазность колебаний
o Правая тройка векторов
· Понятие поляризации
o Плоско (линейно) поляризованные волны
o Волна вида ” E x, B y”
o Плоскость поляризации
o Колебания вдоль одной линии – линейная поляризация
o Изменим плоскость поляризации – ” E y, B x” (– E y = B x)
· Направление поляризации – направление колебаний вектора 
o Изображение в виде линии
o Приоритет при взаимодействии света с веществом
· Общий случай поляризации
o Бесконечное число различных линейных поляризаций света
o Суперпозиция линейно поляризованных волн
o Уравнение эллипса, вписанного в прямоугольник
o Эллиптически поляризованная волна – общий случай поляризации света
o Понятие правой и левой поляризации
§ Направление вращения определяется разностью фаз
o Важные частные случаи
§ Линейная поляризация
§ Круговая (циркулярная) поляризация
§ Суперпозиция волн, поляризованных по правому и левому кругу
· Естественная поляризация
o Полностью поляризованная волна
o Хаотические изменения поляризации нелазерного источника света
o Равновероятные направления – естественно поляризованная волна
o Солнечный свет, излучение лампочки накаливания
|
|
|
· Частично поляризованный свет
o Суперпозиция естественно и линейно поляризованных компонент
· Степень поляризации
o Определение
o Неоднозначность термина
· Поляризатор
o Ось поляризатора
o Прохождение естественного света через поляризатор
o Прохождение линейно поляризованного света через поляризатор
o Закон Малюса
· Применение поляризации света
o Исследование оптической анизотропии
o Плавное изменение интенсивности проходящего света
o Блокировка встречного света фар
o Устранение бликов
o Очки для сварки
o 3D-кино
o Светофильтры
o Определение концентраций растворов
o Специальные оптические применения: формирование коротких импульсов, модуляция света, измерение высоких напряжений
Интерференция
Сложение электромагнитных колебаний
· Сложение двух колебаний с одинаковыми частотами
o Метод векторных диаграмм
o Сумма двух колебаний
o Когерентные колебания
o Интерференция
o Некогерентные колебания
