Dacă sursa de lumină nu poate fi considerată ca o sursă punctuală, atunci pentru caracterizarea acesteia, conceptele de luminozitate și luminozitate sunt introduse în fotometrie. care caracterizează radiația unei zone unitare a unei suprafețe luminoase.
Luminozitatea suprafeței luminoase se calculează cu formula:
unde I este intensitatea luminii elementului suprafeței radiante;
s este zona de proiecție a elementului suprafeței radiante pe un plan perpendicular pe direcția de observație;
# 966; - unghiul dintre direcția radiației și cea normală a locului ds.
Luminozitatea este determinată de relația:
unde Φ este fluxul de lumină emis de suprafață;
s este zona acestei suprafețe.
Instrumentele utilizate pentru a măsura cantitățile de lumină sunt numite fotometre. Dacă scara fotometrului este gradată în unități de iluminare - lux, dispozitivul este numit luxmetru.
EQUATIONUL DE CĂLĂTORIE A RĂMÂNTULUI
Corpul oscilant este o sursă de vibrații (furculiță, șir, membrană etc.) care este într-un mediu elastic, determinând particulele mediului în contact cu acesta să vibreze. Oscilația acestor particule este transmisă (prin forțe elastice) particulelor vecine ale mediului etc. După un timp, oscilația va mătură întregul mediu. Procesul de propagare a mișcării oscilatorii într-un mediu se numește val. Direcția propagării unei valuri (oscilație) se numește o rază. Un val se numește transversal dacă particulele mediei oscilează perpendicular pe rază. Dacă oscilațiile particulelor mediei apar de-a lungul fasciculului, valul se numește valul longitudinal.
Dacă punctul 0 oscilează într-un mediu elastic conform unei legi armonice (Figura 9):
y = un păcat (39)
unde y este deplasarea punctului oscilant;
A este amplitudinea (cea mai mare deplasare a punctului din poziția de echilibru); t este timpul; Perioada T; # 969; = - frecvența ciclică sau circulară.
Punctul vecin B al mediului va intra. mișcare oscilantă cu o anumită întârziere pentru un timp:
unde x este distanța pe care se răspândește oscilația de la punctul 0 la punctul B;
Viteza de propagare a oscilației este de la 0 la V.
Apoi se va scrie ecuația oscilațiilor la punctul B:
y = un păcat # 969; (1 - # 964;) = A păcat (# 969; t -) (41)
Relația (41), care permite determinarea deplasării oricărui punct al mediului în orice moment, se numește ecuația unui val sinusoidal al planului de rulare.
Lungimea de undă (# 955;) este distanța dintre punctele vecine în aceeași fază, adică distanța parcursă de undă într-o singură perioadă de oscilație. Prin urmare:
# 955; = vT =; v = # 955; # 957; (42)
Înlocuind v = în ecuația (41) și ținând seama de asta # 969; = = 2π # 957; obținem alte forme de înregistrare a ecuației:
y = A 2π sin (t / T-x / # 955;) = A 2π sin (# 957; t- x / # 955;) = A sin (# 969; t - 2π x / # 955;), ( 43)
unde este numărul de valuri. care arată câte lungimi de undă se potrivesc pe o lungime de 2π. Apoi se va scrie ecuația valurilor:
y = un păcat (# 969; t-kx) (44)
Metoda de determinare a vitezei sunetului se bazează pe proprietățile unui val în picioare. Valurile permanente sunt formate prin impunerea (interferența) a două valuri plană opuse cu aceeași amplitudine. Practic valuri în picioare apar atunci când valurile sunt reflectate de obstacole. Căzând pe valul de barieră și alergând spre valul reflectat, se suprapun unul pe celălalt, dați un val în picioare.
Să scriem ecuația a două valuri plane propagând de-a lungul axei X în direcții opuse:
Adăugând aceste ecuații și transformând rezultatul cu formula pentru suma sinilor, primim:
y = y1 + y2 = 2A cos k x sin (45)
Înlocuim numărul de valuri k cu valoarea 2π / # 955; Apoi, ecuația (45) ia forma:
у = 2Асос 2π sin # 469; t (46)
Ecuația (46) este ecuația unui val în picioare. Se observă din această ecuație faptul că la fiecare punct al oscilațiilor valurilor în picioare apar oscilații de aceeași frecvență ca și în cazul undelor de contracarare și amplitudinea (ymax) depinde de x:
y max = 2A cos 2π
La punctele ale căror coordonate satisfac condiția
2π = ± nπ (n = 0, 1,2, 3), (47)
amplitudinea oscilațiilor atinge o valoare maximă (y max = 2A). Aceste puncte sunt numite antinode ale unui val în picioare. Din (47), se obțin valorile coordonatelor antinodelor:
La punctele ale căror coordonate satisfac condiția
Amplitudinea oscilațiilor se transformă la zero (y max = 0). Aceste puncte sunt numite noduri ale unui val în picioare. Punctele mediului care sunt în noduri nu oscilează. Coordonatele nodurilor sunt
huzl = ± (n +) (n = 0, 1, 2, 3), (49)
Din formulele 48 și 49 rezultă că distanța dintre antinodele adiacente, precum și distanța dintre nodurile vecine, este egală cu # 955; / 2. Antinodele și nodurile sunt deplasate unul față de celălalt prin # 955; / 4.
Conform ideilor științifice moderne, lumina este un proces electromagnetic complex care posedă atât procese de undă. și proprietăți corporale. Lucrarea de față se bazează pe observarea și studiul fenomenului de interferență a luminii, care este explicat din poziția teoriei undei luminii.
Interferența luminii se numește adăugarea undelor luminoase, ca rezultat al formării unei imagini stabile a amplificării și atenuării lor.
Pentru a implementa interferența, undele suprapuse trebuie să satisfacă condițiile de coerență (potrivirea fazelor oscilațiilor de lumină în fasciculele luminoase sau în părțile individuale ale fasciculului). Undele coerente sunt numite având aceleași frecvențe și o diferență constantă de timp în fază.
Corpurile luminoase reale emite valuri incoerente. Acest lucru se datorează faptului că suprafața oricărui corp strălucitor constă într-un set de puncte (atomi), care emite în mod autonom, intermitent și aleator undele luminoase. Este clar că nu există o consistență de fază între astfel de valuri. Pentru a obține fasciculele luminoase coerente, se folosesc diferite tehnici artificiale, bazate pe separarea uneia și a aceluiași fascicul în două, care apoi merg în orice punct al spațiului (ecranului) în două moduri diferite. În funcție de modul în care este împărțit fasciculul, există două metode diferite de a obține "surse" coerente:
1) metoda de împărțire a frontului undei, atunci când fasciculul emis de sursă este divizat în două sau prin două găuri apropiate sau reflectate de suprafețele oglinzilor etc.
2) metoda de împărțire a amplitudinii, care implică împărțirea fasciculului prin trecerea și reflectarea de pe o suprafață translucidă. Această metodă este considerată în această secțiune; rezultând într-un model de interferență numit inele Newton.
. Separarea fasciculului (fascicul) pe două coerent efectuată prin reflectarea ei de pe suprafața stratului subțire transparent (Figura 10) Fie un fascicul paralel monocromatic de lumina dintr-o singură sursă cade pe un strat de pană; selectați două raze - 1 și 2 (sau orice altă pereche de raze - 3 și 4). Desena un plan perpendicular pe razele AE, care este partea din față a undei incidente (AE la fascicul două plane - 1 și 2, care vine dintr-o singură sursă, atinse simultan, și, prin urmare, au o diferență de fază zero). Din planul raza AE au trecut diferite căi; la punctul C există o adăugare de oscilații, rezultatul căruia va depinde de diferența de fază a undelor pliabile.
Diferența de fază este legată de diferența de accident vascular cerebral # 948; raza raportului:
lungimea de undă a luminii incidente;
raza de difuzie a razelor optice;
diferența de cale geometrică;
indicele de refracție absolut
Diferența căii optice # 948; razele 1 și 2 în cazul în cauză vor fi exprimate ca:
Termenul π / 2 apare, respectiv, "pierderea" fazei (întârziere) prin π atunci când lumina este reflectată din stratul dielectric dens mai dens optic mai puțin dens. Semnul plus sau minus este luat în funcție de locul în care are loc reflexia specificată. Evident, în acest caz ar trebui să luăm semnul minus (pană este în aer, reflexia din mediul dens se produce la punctul C, deci raza reflectată 2 "pierde" faza). (40), AB = BC = d și EC = 0 (deoarece fasciculul incident al luminii este îngust și toate razele 1, 2, 3, 4 etc. Coincid), obținem următoarea expresie pentru diferența optică Rezervă:
unde d este grosimea pantei din punctul B.
"Maximele și intervalele de interferență vor arăta astfel:
unde k = 0,1,2. - ordinea interferențelor maxime și minime.
Se poate observa din formulele 41 că același tip de interferență corespunde tuturor punctelor de pe suprafața unei plăci de aceeași grosime: maxime sau minime de intensitate egală. Modelul de interferență are forma unor benzi de lumină și întuneric, se numesc benzi (linii) de grosime egală. Acest tip de interferență se numește interferență de grosime egală. În cazul unui strat în formă de pană, benzile vor fi paralele cu marginea pană (figura 11). Când se utilizează lumină albă (policromatică), fringele de interferență devin irizante (toată lumea cunoaște culorile unui film subțire de ulei sau de kerosen pe apă sau pe sticlă). Acest lucru se datorează faptului că diferența de cale b (formula (41)) depinde de lungimea de undă, și, prin urmare, la una și aceeași grosime a plăcii dmaksimumy și minimele pentru diferite lungimi de undă vor fi oarecum deplasate una în raport cu cealaltă.
Interferența poate fi observată și în lumina care trece prin placă.
În funcție de forma plăcii și schimbarea formei franjelor de interferență. Trebuie remarcat faptul că, în termeni reali razele incidente nu sunt perfect paralele, se înregistrează margine modificările curbate, groase inegale, indicele de refracție variază, de asemenea, eterogenitatea materialului, și așa mai departe. D. Pentru toate acestea, numeroase motive pentru a fi observate complicat linii curbe, genul care dă OMS judecător -mozhnost foarte precis grosimea plăcii la un anumit punct sau neomogenitati material (metode de măsurare de interferență - una dintre cele mai exacte).
În cazul în care o lentilă sferică este suprapus pe sticla plană (fig. 3), placa joacă rolul de strat de aer grosime variabilă (n = 1 Aer) între lentilă și placa plană, iar franjele de interferență de grosime egală
formează un cerc concentric cu un punct întunecat (minim) în mijloc. Această schemă de interferență este o schemă a inelelor lui Newton.
Pe baza formulei (40) și a argumentelor care urmează, vom avea aici:
# 948; = 2dl + = 2d + (42)
Ținând cont de condițiile (41) împreună cu (42), să arătăm pentru ce valori ale inelelor de interferență lumină și întunecată apar în schema dată:
din care rezultă că nu va exista un maxim de ordin zero. adică într-o lumină reflectată, se observă un punct întunecat în schema inelelor lui Newton (figura 12).
Lungimea undei luminoase poate fi determinată din Fig. 12:
(43) Prin urmare, având în vedere faptul că grosimea d este mică, și membru d 2 este neglijabil, obținem: (44) Substituind (44) dk valoare (minimă) cu formula (42): = k # 955; R, T. e.
unde rk este raza inelului de interferență - minimul ordinului k;
R este raza sferei lentilei.
asigură Deoarece contactul la punctul D (fig.12.) este dificilă din cauza căderii prafului, apoi utilizați o altă formulă, care include o combinație a celor două valori ale razelor de rk inelelor de interferență și GG - care permite excluderea unei posibile (de exemplu, creșterea de fapt existente .. Grosimea totală a stratului de aer) la 0, pentru i-k-ordine și a inelelor pot fi scrise:
Eliminam aceste ecuatii dupa termen:
= (k-i) # 955; R din care
unde k și i sunt ordinele inelelor de interferență.
Formula (46) rămâne aceeași pentru ambele minime de interferență și maxime.
Acuratețea determinării # 955; prin formula (46) depinde de cât de precise sunt măsurate rk și ri. și din moment ce valorile din urmă sunt foarte mici, se utilizează un microscop pentru a le măsura. În plus, pentru a reduce eroarea, ar trebui să alegem rk și ri astfel încât numerele k și i să fie cât mai îndepărtate posibil.
Sa stabilit experimental că lumina se propagă într-un mediu omogen rectiliniu. Cu toate acestea, observații mai detaliate arată că unda de lumină intră într-o zonă de umbră geometrică, și la granița dintre zonele de lumină și umbră apar maxime și minime de lumină, ne întâlnim din nou-mente de o redistribuire a luminii Ener-ologie la această limită.
Înfășurarea de către un val de lumină a limitelor corpurilor opace cu formarea redistribuirii de interferență a energiei în direcții diferite se numește difracție a luminii.
Difracția este dovada naturii luminoase a luminii; difracție nu este limitată la lumină, dar, în general, tot felul de valuri. Distinge cu un anumit grad de difracție samavolnicie undelor sferice (difracție Fresnel) și difracție a undei plane (difracție Fraunhofer).
Calcularea și explicarea difracției luminii se bazează pe principiul Huygens-Fresnel. Conform principiului de Huygens, fiecare punct al Wavefront poate fi considerată ca o sursă secundară independentă de unde sferice. Prin construirea înfășurătoarea tuturor surselor secundare sunt poziția Wavefront în orice moment ulterior, prin aceasta determină în continuare direcția de propagare a luminii. Fresnel a completat principiul Huygens printr-o serie de dispoziții de interferență; El a introdus ideea coerenței undelor secundare și a interferenței lor. Pentru a determina rezultatul de difracție la un moment dat în spațiu trebuie să fie calculată în conformitate cu principiul Huygens-Fresnel, interferența undelor secundare,
care a lovit acest punct de pe suprafața undei (frontul undei, în cazul unui mediu omogen).
În practica de laborator, modelul de difracție este cel mai adesea obținut din grătare de difracție. Grila de difracție este un dispozitiv optic. reprezintă un agregat al unui număr mare de paralele, în general, sloturi egal distanțate de aceeași formă. răzuirea plat difracția transparent - o placă transparentă cu un număr mare (până la 1000 pe o lungime de 1 mm) de fante paralele subțiri de lățime egală b și distanțe egale dmezhdu punctele lor (sau punctele corespunzătoare) .Rasstoyanie d se numește perioada sau constanta zăbrele. Denumirea convențională a grătarului de difracție este prezentată în Fig. 13.
Trimiteți-le prietenilor: