Энергия и импульс электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойтинга

35. Энергия и импульс электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойтинга.

Объемная плотность энергии электромагнитног поля (энергия эл.-магн. волны) W = o E²/2 + o H²/2, если волна распространяется в вакууме, то из соотнош. между H и E энергия W = EH/c, где с - скорость света в вакууме. Вектор плотности потока энергии электромагнитной волны называется вектором Умова-Пойтинга. Скорость переноса энергии бегущей монохроматической волной равна фазовой скорости этой волны (в вакууме - с). Поэтому вектор Умова-Пойтинга для такой волны : P=WV=[EH]. Вектор направлен в сторону распространения волны.

36. Физическая природа света. Опыты по определению скорости света.

Свет представляет собой электромагнитные волны разных частот. Вся цветовая гамма, воспринимаемая человеческим глазом, есть смешение нескольких световых спектров. Ученые научились получать практически бесконечную цветовую гамму смешивая три цвета : RGB. Опыты : 1. Опыт Рёмера. (запаздывание прохождения света к земле при затмении спутника Юпитера), 2. Опыт Физо ( вращающийся диск с множеством отверстий, нанесенных по окружности одного радуса, сквозь к-рый человек наблюдает отраженный свет, прошедший путь : источник-колесо-зеркало-колесо-зеркало-глаз. Изменяя частоту вращения колеса наблюдалось появление/исчезновение света. 3. Опыт Фуко.

37. Геометрическая оптика. Принцип Ферма.

Законы геометрической оптики : 1. Свет распространяется прямолинейно. 2. Световые лучи не взаимодействуют. 3. Угол отражения равен углу падения. 4. Закон преломления : n=sin(A)/sin(B), где n-коэф. преломления, A-угол падения, B-угол отражения. Принцип Ферма : для оптики - свет распространяется так, чтобы время распространения было минимальным. Общий - все процессы проходят так, чтобы при этом затрачивался минимум энергии.

38. Интерференция световых волн. Условия усиления и ослабления света.

Интерференция - устойчивое перераспределение интенсивности света при наложении когерентных волн.

39. Интерференция Юнга. Зеркала и бипризма Френеля.

Юнг вырезал две дырки в светонепроницаемой пластине и наблюдал интерференцию от одного источника. (очень похоже на увеличенную дифракционную решетку). Бипризма состоит из двух одинаковых трехгранных призм, сложенных основаниями и изготовленных как одно целое. Преломляющие углы при верхней и нижних вершинах бипризмы очень малы. Свет от источника S преломляется в бипризме и распространяется за ней в виде двух систем волн, соответствующих когерентеым мнимым источникам света S1 и S2. Интерференция этих волн наблюдается в области их перекрытия на экране Э.

40. Интерференция от тонких пленок.

Примером интерференции света, набдюдающейся в естественных условиях, может служить радужная окраска тонких пленок(мыльных пузырей, пленок нефти или масла на поверхности воды). Образование частично когерентных волн, инерферирующих при наложении, происходит в этом случае вследсвие отражения падающего на пленку света в верхней и нижней ее поверхности. Результат интерференции зависит от сдвига фаз, приобретаемого накладывающимися волнами в пленке и зависящего от их оптической разности хода - разность оптических длин пути волн. Оптической длиной пути света называется произведение геометрической длины пути, пройденного светом в среде, на показатель преломления этой среды. Применяют, к примеру, в оптике, накладывая пленки на линзы, для уменьшения потерь интенсивности света.

41. Кольца Ньютона.

No comment...

42. Применение интерференции.

Интерференцию применяют, например, для получения картины внутренних напряжений детали. При этом из прозрачного материала изготавливают точную копию детали. При приложении к детали внешних сил можно в местах деформации наблюдать интерференционную картину. Нанесение на линзы пленок для уменьшения потерь при прохождении света через объектив - наз. просветление оптики.

43. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Принцип Гюйгенса - все точки поверхности, через котрорые проходит фронт волны в некоторый момент времени t, следует рассматривать как источники вторичных волн, а искомое положение фронта в момент времени t+dt совпадает с поверхностью, огибающей все вторичные волны. При этом считается, что в однородной среде вторичные волны излучаются только вперед, т.е. в направлениях, составляющих острые углы с внешней нормалью к фронту волны. Принцип Гюйгенса является чисто геометрическим. Он не указывает способа расчета амплитуды волны. Поэтому принцип Гюйгенса недостаточен для расчета закономерностей распространения световых волн. Приближенный метод решения этой задачи, являющийся развитием принципа Гюйгенса на Основе предложенной Френелем идеи о когерентности вторичных волн и их интерференции при наложении, называется принципом Гюйгенса-Френеля. Этот принцип можно выразить так : 1. при расчете световых колебаний источник можно заменить эквивалентной ему системой вторичных источников - малых участков dS любой замкнутой вспомагательной поверхности S, проведенной так, чтобы она охватывала источник. 2. Вторичные источники когерентны между собой и поэтому возбуждаемые ими волны интерферируют при наложении.