406-Prezentaciya

Семестр 4 – Волны. Оптика.
1
Cодержание (1)
Лекция
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Cлайд
6
11
26
37
43
75
83
98
106
119
2
Cодержание (2)
Лекция
11
12
13
14
15
Cлайд
154
181
199
210
223
Литература
1
4
2
5
3
Основная литература:
1. Савельев И.В. Курс общей физики. т. 4 М.: Наука. Наука, 1998; 2005.
2. Иродов И.Е. Волновые процессы (Основные
законы). М., С.-Пт., Физматлит, 1999.
Дополнительная литература:
1. Крауфорд Ф. Волны. М.: Наука, 1986.
2. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики т.4.
Оптика. М.: Наука, 1980.
4. Бутиков Е.И. Оптика. С.-Пт., 2003.
5. Горбачев Л.П. Элементы волновой оптики.
Распространение света. М.: МИФИ, 1997.
6. Дубовик В.М. Элементы нелинейной оптики.
Ударные волны. Элементарные представления.
М.: МИФИ, 1994.
Лекция 1 (1)
1. Упругие волны. Определение волны.
Продольные и поперечные волны. Волновое
уравнение. Решение волнового уравнения.
Классификация волн по их форме.
2. Монохроматическая волна. Плоские
монохроматические волны. Фаза волны.
Волновая поверхность. Длина волны,
волновое число, волновой вектор. Фазовая
скорость волны.
3. Комплексное представление уравнения
гармонической волны.
6
Лекция 1 (2)
4. Фазовая скорость упругой (продольной и
поперечной) волны в тонком стержне.
5. Энергия упругой волны. Поток и
плотность потока энергии. Вектор Умова.
6. Демонстрации: 4 Int, Waves.
Распространение упругой гармонической
волны
Плоская волна
Изменение параметров бегущей волны
Лекция 2
1. Принцип суперпозиции волн. Стоячие
Упругие волны. Колебания струны.
Собственные частоты, гармоники. Узлы и
Пучности стоячей волны.
2. Звуковые волны. Скорость звука в газе.
Высота, тембр, громкость звука. Шкала
уровней громкости звука.
3. Эффект Допплера для звуковых волн.
Ударные волны. Конус Маха.
4. Демонстрации: 4 Int, Waves.
11
Зависимость интенсивности I от частоты
ν сигнала
Стоячая волна
Обертоны стоячих волн
К распространению звуковой волны
К эффекту Допплера (1)
К эффекту Допплера (2)
Возбуждение электромагнитных волн (1)
Возбуждение электромагнитных волн (2)
Вектор Пойнтинга
Лекция 3 (1)
1. Электромагнитные волны. Волновое
уравнение для электромагнитного поля в
однородной изотропной среде. Скорость
электромагнитных волн. Плоская
монохроматическая волна.
2. Поляризация плоских монохроматических
волн (линейная, круговая, эллиптическая).
3. Показатель преломления. Стоячие электромагнитные волны. Классические опыты с
электромагнитными волнами.
4. Эффект Допплера для электро-магнитных
волн.
26
Лекция 3 (2)
5. Энергия электро-магнитных волн. Теорема
Пойнтинга, вектор Пойнтинга.
6. Интенсивность электромагнитной волны.
Импульс волны и давление на стенку.
7. Демонстрации: 4 Int, Waves, Optics.
Распространение поперечной плоской
электромагнитной волны
Падение поперечной электромагнитной
волны на плоскую границу двух сред
Лекция 4.
1. Излучение движущегося заряда. Поле
излучения диполя. Волновая зона. Мощность
дипольного излучения.
2. Закон Рэлея. Эффект Вавилова-Черенкова.
3. Отражение и преломление плоской волны на
границе раздела двух диэлектриков. Закон
отражения и преломления волны. Полное
внутреннее отражение.
4. Коэффициент отражения и пропускания
волны при нормальном падении на границу
раздела двух сред.
5. Демонстрации: 4 Int, Waves, Optics.
37
Движущийся диполь
Ориентация компонент электромагнитной
волны
Падение плоской электро-магнитной волны
на границу двух сред
Зависимость модуля вектора Пойнтинга от
угла между осью диполя и направлением
распространения волны
Лекция 5(1)
1. Приближение геометрической оптики.
Световые лучи. Оптическая длина пути.
Принцип Ферма.
2. Центрированная оптическая система.
Кардинальные точки и плоскости оптической
системы.
3. Линейное поперечное увеличение.
Оптическая сила системы. Построение
изображения. Формула Ньютона.
4. Тонкая линза. Фокусное расстояние
тонкой линзы.
5. Основные фотометрические величины.
Кривая относительной спектральной
чувствительности глаза. Ламбертовский
источник.
Лекция 5(2)
6. Демонстрации: 4 Int, G Optic 1.
К законам Снеллиуса (1)
К законам Снеллиуса (2)
Свойства оптической системы (1)
Свойства оптической системы (2)
Дисторсия
Тонкая оптическая линза
Построение изображения с помощью главных
точек и плоскостей идеальной центрированной
оптической системы
Построение изображения для луча,
проходящего через тонкую линзу
центрированной оптической системы
Построение хода луча (1)
Построение хода луча (2)
Преобразование изображения идеальной
оптической центрированной системой
Наблюдение изображения (1)
Наблюдение изображения (2)
Наблюдение изображения (3)
Построение хода луча через криволинейную
границу двух сред
Построение изображения для луча,
проходящего через тонкую линзу
центрированной оптической системы (2)
Свойства оптической системы
Построение хода луча (1)
Построение хода луча (2)
Прохождение луча через толстую
оптическую линзу
К понятию освещённости
К понятию яркости
Лекция 6
1. Явление интерференции
электромагнитных волн. Интерференция
плоских монохроматических волн.
Расстояние между интерференционными
полосами.
2. Временная когерентность.
Пространственная когерентность.
Сравнение с приборным временем. Роль
конечных размеров источника.
3. Демонстрации: 4 Int, Young, Demo-MGU,
Cog.
Распространение светового луча в
неоднородной среде
Интерференционная схема
Лекция 7
1. Квазимонохроматический свет. Цуг волн.
Спектральное разложение. Время когерентности.
2. Длина когерентности (длина цуга).
3. Способы наблюдения интерференции
света. Радиус и объем когерентности.
4. Опыт Юнга (с узкой и широкой щелью).
5. Интерференция при отражении от тонких
пластинок. Полосы равного наклона и полосы
равной толщины. Кольца Ньютона.
6. Демонстрации: 4 Int, Young, Interfer, Соg.
Пространственная когерентность (1)
Пространственная когерентность (2)
Пронстранственная когерентность (3)
Пронстранственная когерентность (4)
Схема опыта Юнга (расчёт интенсивности)
Интерференция на тонких плоскопараллельных слоях (1)
Интерференция рассеянных лучей
Интерференция на клине (1)
Интерференция на клине (2)
Лекция 8
1. Кольца Ньютона.
2. Зеркала Ллойда.
3. Бизеркала Френеля. Бипризма
Френеля.
4. Многолучевая интерференция.
5. Демонстрации: 4 Int, Young, Interfer,
Cog.
Кольца Ньютона
Интерференция на бипризме Френеля
Лекция 9
1. Интерферометр Майкельсона.Опыт
Майкельсона-Морли.Опыт Физо.
2. Многолучевая интерференция.
Интерферометр Фабри-Перо.
3. Дифракция света. Волновой параметр.
4. Демонстрации: 4 Int, Interfer,
Optics, difrac.
Многолучевая интерференция (2)
Сложение лучей, прошедших через
интерферометр Фабри-Перо
Многолучевая интерференция (2)
Лекция 10
1. Волновой параметр. Принцип ГюйгенсаФренеля. Интеграл Кирхгофа.
2. Зоны Френеля. Графическое сложение
амплитуд. Дифракция Френеля на круглом
отверстии и на круглом диске.
3. Дифракция Френеля на крае полуплоскости
и на щели. Спираль Корню.
4. Демонстрации: 4 Int, Optics, difrac.
К закону Френеля-Гюйгенса
Волновая поверхность световой волны
Зоны Френеля (2)
Подобие собирающей линзе
Спираль Френеля (1)
Спираль Френеля (2)
Спираль Френеля (3)
Дифракция на преграде
Дифракционная картина от круглого
отверстия
Дифракция на круглом отверстии
Изменениение интенсивности
дифракционной картины
Зависимость интенсивности от числа m
открытых зон
Дифракция на круглом диске
Падение плоской световой волны на
плоскопараллельную щель в экране
Дифракция на крае непрозразчной
полуплоскости
Зоны Шустера
Сложение световых векторов от подзон
Шустера
Сложение амплитуд от зон Шустера
Спираль Корню
Примеры вычисления световой амплитуды
К расчету максимально и минимальной
амплитуды световой волны
Дифракция Френеля на крае полуплоскости
Дифракционная расходимость
Лекция 11
1. Дифракция Фраунгофера. Дифракция
на узкой щели.
2. Дифракционная решетка. Ширина и
положение дифракционных максимов.Угловая
дисперсия решетки. Критерий Рэлея.
Разрешающая сила решетки.
3. Дифракция рентгеновских лучей.
Формула Брэгги-Вульфа. Методы рентгеновского
анализа моно- и поликристаллов.
4. Голография. Элементарные представления.
5. Демонстрации: 4 Int, Optics, difrac.
Дифракция Фраунгофера
Интенсивность излучения на экране при
дифракции Фраунгофера (1)
Интенсивность излучения на экране при
дифракции Фраунгофера (2)
Световая амплитуда в зависимости от
ширины отверстия
Дифракционная решетка
Распределение интенсивности излучения
от дифракционной решетки
Цветовое распределение излучения в
спектре дифракционной решетки
Разрешающая способность (1)
Разрешающая способность (2)
Кристаллическая решетка
Дифракция на поликристалле
Дифракция на монокристалле (Лауэ-грамма) (1)
Дифракция на монокристалле (2)
Дебае-грамма
Лекция 12
1. Поляризация света. Естественный и
поляризованный свет. Частично-поляризованный
свет.
2. Поляризаторы. Степень поляризации.
Поляризация при отражении и преломлении
плоской поляризованной волны. Угол Брюстера.
3. Двойное лучепреломление в одноосном
кристалле. Обыкновенный и необыкновенный
лучи.
4. Ход лучей в одноосном кристалле. Волновые
и лучевые поверхности.
5.Демонстрации: 4 Int, Waves.
Поляризация электромагнитной волны
Закон Малюса
Прохождение поляризованной волны через
поляризатор
Эллиптическая поляризация
Распространение плоско-поляризованной
волны (1)
Распространение плоско-поляризованной
волны (2)
Распространение плоско-поляризованной
волны (3)
Обыкновенный и необыкновенный лучи
Распространение волны в одноосном
кристалле (1)
Распространение волны в одноосном
кристалле (2)
Распространение обыкновенной и
необыкновенной волн в одноосном
кристалле
Прохождение плоской волны в одноосном
кристалле
Лекция 13
1. Пластинки в четверть волны и в полволны.
2. Интерференция поляризованных лучей.
Прохождение плоско-поляризованного света
через кристаллическую пластинку,
помещённую между двумя поляризаторами.
3. Искусственное двойное лучепреломление.
4. Эффект Керра. Вращение плоскости
поляризации (естественное, магнитное).
Изменяемость окраски изображения при
прохождении излучения через поляризаторы
и кристаллическую пластину
Искусственное двойное лучепреломление
Ячейка Керра
Винт Умова
Лекция 14
1. Дисперсия света. Элементарная теория
дисперсии.
2. Комплексная диэлектрическая проницаемость вещества. Взаимодействие электромагнитных волн с веществами различной
диэлектрической проницаемостью.
3. Кривые дисперсии.
4. Поглощение света в веществе. Закон
Буггера. Коэффициент и показатель
поглощения.
5. Групповая скорость.
6. Демонстрации: 4 Int, Optics, dispers.
Зависимость показателя преломления от
круговой частоты
Зависимость показателя преломления от
длины волны
Зависимость коэфффициента поглощения от
длины волны
Поглощение излучения
Прохождение плоско-поляризованного излучения
через дисперсионную среду
Прохождение плоско-поляризованного
излучения через поляризующуюся среду
К эффекту Черенкова
Лекция 15
1. Рассеяние света. Молекулярное рассеяние.
Комбинационное рассеяние.
2. Нелинейные оптические явления.
Нелинейная поляризованность вещества.
3. Самофокусировка лазерного излучения.
Генерация второй гармоники.
4. Вынужденное рассеяние МандельштамаБриллюэна.