Волновая теория света на основании уравнений. Эффект Комптона. Геометрическая оптика. Основные законы геометрической оптики

Страницы работы

Фрагмент текста работы

6–32

Волновая теория света на основании уравнений

Максвелла приходит к такому же выражению.

Давление света в волновой теории объясняетсяrЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ тем, что под действием электрического поля E

двигатьсяэлектромагнитной в направлении волны электроны (обозначенном в металле υ rбудут наr

r

рисунке) противоположном E. Магнитное поле B ОПТИКА электромагнитной волны действует на движущиеся электроны с силой Лоренца в направлении (по правилу левой руки) перпендикулярном поверхности

металла. Таким образом, электромагнитная волна оказывает на поверхность металла давление. 48. Эффект Комптона.

Корпускулярные свойства света отчетливо проявляются в эффекте Комптонаупругом рассеянии коротковолнового электромагнитного излучения (рентгеновского и γ-излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны. Это увеличение ∆λ=λ′ −λ не зависит от длины волны λ падающего излучения            и природы рассеивающего вещества, а определяется только углом рассеяния θ:

∆λ=λ′ −λ= 2λC sin2 θ2

где λ′ — длина волны рассеянного излучения, λCкомптоновская

длина волны. При рассеянии на электроне:       λeC = m che = 2,43 10⋅ 12 м .

Фотон (с энергией εγ = hν и импульсом pγ = hνc), столкнувшись с электроном (энергия покоя W0 = m ce 2 , me — масса покоя электрона), передает ему часть своей энергии и импульса и изменяет направление движение

(сохранениярассеивается энергии). В процессе W0 +этогоεγ = упругогоW γ′  истолкновения импульса  выполняютсяprγ = pre + prγ ′законы, где

W = p ce 2 + m ce2 4 — релятивистская энергия электрона после столкновения, Таким образом    m ce 2 + hν = p ce 2 + m ce2 4 + hν′, pe2 = pγ2 + pγ2 p pγ γ′ cosθ= (hν c)2 + (hν′ c)2 − 2(h2 c2 )cosθ.  Отсюда

m ce 2 (ν−ν′) = hνν′cosθ. С учетом ν = c λ, получим ∆λ= 2λC sin 2 (θ2).

Эффект Комптона не может наблюдаться в видимой области спектра, поскольку энергия фотона видимого света сравнима с энергией связи электрона с атомом, при этом даже внешний электрон атома нельзя считать свободным.

Эффект Комптона, излучение черного тела и фотоэффект служат доказательством квантовых (корпускулярных) представлений о свете как о потоке фотонов.

6

5th ed., 2002


Геометрическая оптика

Оптика — раздел физики, который изучает природу света, световые явления и взаимодействие света с веществом.

Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, и поэтому оптика является частью общего учения об электромагнитном поле.

В зависимости от круга рассматриваемых явлений оптику делят на геометрическую (лучевую), волновую (физическую), квантовую

(корпускулярную).

1. Основные законы геометрической оптики. Еще до установления природы света были известны следующие законы:

Закон прямолинейного распространения светасвет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно.

Световой луч — линия, вдоль которой переносится световая энергия. В однородной среде лучи света представляют собой прямые линии.

Закон независимости световых пучков эффект, производимый отдельным пучком, не зависит от того, действуют ли одновременно остальные пучкиЗакон или они отражения устранены. отраженный луч I II лежит в одной плоскости с падающим лучом и i1 i'1 перпендикуляром, проведенным к границе Падающий Отраженный раздела двух сред в точке падения; угол 1 луч луч отражения i1′ равен углу падения i1: 2 Преломленный i1′ = i1            луч луч Законпреломленный преломления  — и лучперпендикуляр падающий,, i2 III проведенный к границе раздела двух сред в точке падения, лежат в одной плоскостипреломления; отношение есть величина синуса постоянная угла падения для данных к синусу сред угла, sinsinii12 = n21 где n21относительный показатель преломления

второйотношениюсред. среды абсолютных относительно показателей первой , преломлениякоторый  равендвух                                                                                              n21 = nn12

         Следовательно, закон преломления будет иметь вид:           n1sini1 = n2sini2

Абсолютным показателем преломления среды электромагнитныхназывается величина волн  вn вакууме, равная c  котношению их фазовой  скоростискорости n =υc υ в среде.

Поскольку υ= c εµ, то n = εµ, где ε и µ —

соответственно электрическая и магнитная проницаемость среды. 2. Полное отражение.

Если свет распространяется из среды с бóльшим показателем преломления

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Физика
Тип:
Конспекты лекций
Размер файла:
614 Kb
Скачали:
0