У того факта, что на свете не существует волн всех без исключения частот (от ν=0 Гц до ν=∞ Гц), есть объективные причины. Они заключаются в том, что световые волны обладают не только волновыми, но и корпускулярными свойствами, что накладывает на их длину определенные ограничения.
Электромагнитная
волна
– это процесс распространения в
пространстве колебаний электрического
и магнитного полей (колебаний напряженности
Е и Н).
Видимое
излучение
— электромагнитные волны, воспринимаемые
человеческим глазом, которые занимают
участок спектра с длинами волн
приблизительно от 400 (фиолетовый) до 800
нм (красный). Такие волны занимают
частотный диапазон от 380 до 780 ТГц.
Инфракрасное излучение —
электромагнитное излучение, занимающее
спектральную область между красным
концом видимого света (с длиной волны
примерно λ = 0,8 мкм и частотой до 400 ТГц)
и микроволновым радиоизлучением (λ ~
1—2 мм, частота 300 ГГц).
Ультрафиолетовое
излучение — электромагнитное
излучение, занимающее спектральный
диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длина
волн УФ-излучения составляет примерно
0,4 мкм, а частота находится в диапазоне
7,5⋅1014—3⋅1016 Гц.
В природе существуют электромагнитные
волны различных длин волн. В зависимости
от длины они обладают различными
свойствами. Это является одним из ярких
примеров того, как от изменения количества
(длины волны) изменяется и качество (их
свойства). Существующие в природе
электромагнитные волны могут быть
распределены по длинам в ряд, составляя
так называемую шкалу электромагнитных
волн. Большая заслуга в создании
шкалы электромагнитных волн принадлежит
ученым: П.Н. Лебедеву и А.А.
Глагольевой-Аркадьевой.
Каждый из диапазонов отличается своими
специфическими свойствами.
Источники электромагнитных волн:
1) излучаются различными искусственными
вибраторами;
2) образуются при колебаниях отдельных
частей молекул или групп атомов (колебания
очень слабые, механизм колебания
тепловой);
3) излучаются атомами и молекулами
вещества в результате изменений состояния
электронов на внешней оболочке (способы
возбуждения – химические, электрические,
оптические, сильный нагрев);
4) происхождение как у световых волн;
5) возникают в результате изменений
состояния электронов на внутренних
оболочках или образуются при резком
торможении электронов (способы получения
– электрический «разгон»);
6) возникают в результате распада
радиоактивных элементов, возникают в
глубинах атома, при распаде ядра.
Обычно за основу различия электромагнитных
волн берут их длину, но на самом деле
вообще нужно говорить о частоте, т.к.
только частота источника и среда могут
дать полное значение длины электромагнитной
волны. Это легко сделать, имея связь:
где С – скорость света в вакууме.
В
теории электромагнитного поля Максвелл
предсказал возможность распространения
переменного электромагнитного поля
в пространстве (в т.ч. и в вакууме) в виде
электромагнитной волны. Теоретически
полученное численное значение скорости
этих волн в вакууме совпало с
экспериментально определенной скоростью
света, что позволило сделать вывод об
электромагнитной природе света.
Электромагнитные волны могут иметь
различные значения длины волны (частоты).
Исторически принято выделять шесть
диапазонов электромагнитного излучения,
которые обычно перечисляются в порядке
убывания длины волны, образуя шкалу
электромагнитных волн (таблица 3.1).
Природа
электромагнитных волн едина: это
поперечные волны, в которых происходят
согласованные колебания напряженности
электрического и индукции магнитного
полей, но различие частоты (длины волны)
существенным образом влияют на свойства
волн. Например, радиоволны практически
не оказывают вредного воздействия на
живые организмы, при распространении
длинные радиоволны способны огибать
поверхность Земного шара, а гамма-излучение
губительно для живого и распространяется
строго прямолинейно.
Скорость
любых электромагнитных волн в вакууме
одинакова и равна с
= 3*108 м/с,
а при их распространении в среде
уменьшается. Величина, характеризующая
оптические свойства среды и равная
отношению скорости света в вакууме (с)
к скорости света в данной среде (υ),
называется показателем преломления
среды (n):
;
(3.9)
где
n
– показатель
преломления среды.
Для
воды n=1,33
, и, соответственно, скорость света
υ=2,2*108
м/с. Чем
больше показатель преломления, тем
оптически более плотной является среда.
Размещено 3 года назад по предмету
Физика
от Morphine0
Не тот ответ на вопрос, который вам нужен?
Найди верный ответ
Самые новые вопросы
Математика – 3 года назад
Сколько здесь прямоугольников
История – 3 года назад
Какое управление было в древнейшем риме? как звали первого и последнего из царей рима?
Литература – 3 года назад
Уроки французского ответе на вопрос : расскажите о герое по следующему примерному плану: 1.почему мальчик оказался в райцентре ? 2.как он чувствовал себя на новом месте? 3.почему он не убежал в деревню? 4.какие отношения сложились у него с товарищами? 5.почему он ввязался в игру за деньги? 6.как характеризуют его отношения с учительницей ? ответе на эти вопросы пожалуйста ! сочините сочинение пожалуйста
Русский язык – 3 года назад
Помогите решить тест по русскому языку тест по русскому языку «местоимение. разряды местоимений» для 6 класса
1. укажите личное местоимение:
1) некто
2) вас
3) ни с кем
4) собой
2. укажите относительное местоимение:
1) кто-либо
2) некоторый
3) кто
4) нам
3. укажите вопросительное местоимение:
1) кем-нибудь
2) кем
3) себе
4) никакой
4. укажите определительное местоимение:
1) наш
2) который
3) некий
4) каждый
5. укажите возвратное местоимение:
1) свой
2) чей
3) сам
4) себя
6. найдите указательное местоимение:
1) твой
2) какой
3) тот
4) их
7. найдите притяжательное местоимение:
1) самый
2) моего
3) иной
4) ничей
8. укажите неопределённое местоимение:
1) весь
2) какой-нибудь
3) любой
4) этот
9. укажите вопросительное местоимение:
1) сколько
2) кое-что
3) она
4) нами
10. в каком варианте ответа выделенное слово является притяжательным местоимением?
1) увидел их
2) её нет дома
3) её тетрадь
4) их не спросили
Переделай союзное предложение в предложение с бессоюзной связью.
1. океан с гулом ходил за стеной чёрными горами, и вьюга крепко свистала в отяжелевших снастях, а пароход весь дрожал.
2. множество темноватых тучек, с неясно обрисованными краями, расползались по бледно-голубому небу, а довольно крепкий ветер мчался сухой непрерывной струёй, не разгоняя зноя
3. поезд ушёл быстро, и его огни скоро исчезли, а через минуту уже не было слышно шума
помогите прошу!перепиши предложения, расставляя недостающие знаки препинания. объясни, что соединяет союз и. если в предложении один союз и, то во втором выпадающем списке отметь «прочерк».пример:«я шёл пешком и,/поражённый прелестью природы/, часто останавливался».союз и соединяет однородные члены.ночь уже ложилась на горы (1) и туман сырой (2) и холодный начал бродить по ущельям.союз и соединяет:1) части сложного предложенияоднородные члены,2) однородные членычасти сложного предложения—.поэт — трубач зовущий войско в битву (1) и прежде всех идущий в битву сам (ю. янонис).союз и соединяет:1) части сложного предложенияоднородные члены,2)
Физика – 3 года назад
Вокруг прямого проводника с током (смотри рисунок) существует магнитное поле. определи направление линий этого магнитного поля в точках a и b.обрати внимание, что точки a и b находятся с разных сторон от проводника (точка a — снизу, а точка b — сверху). рисунок ниже выбери и отметь правильный ответ среди предложенных.1. в точке a — «от нас», в точке b — «к нам» 2. в точке a — «к нам», в точке b — «от нас» 3. в обеих точках «от нас»4. в обеих точках «к нам»контрольная работа по физике.прошу,не наугад важно
Шкала электромагнитных волн
На сегодняшний день известно несколько типов электромагнитных волн. Их основные характеристики приведены в таблице:
Шкала волн указывает на то, что каждый диапазон имеет свои индивидуальные особенности. Чем больше частота, тем сильнее проявляются корпускулярные свойства излучения.
В разных частях спектра электромагнитных излучений волны генерируются по-разному. Для изучения каждого типа волны существуют особые разделы физики. Различия между участками спектра заключаются не столько в физической природе волн, сколько в способах их приема и получения. Резкого перехода между ними, как правило, нет, возможно и перекрытие участков, поскольку границы условны.
Оптика изучает так называемый оптический диапазон электромагнитных волн – часть спектра с включением фрагментов зон инфракрасного и ультрафиолетового излучения, которая доступна человеческому глазу.
Кванты, которые присутствуют в видимой части излучения, называются фотонами.
Волны всего спектра электромагнитного излучения обладают как волновыми, так и квантовыми свойствами, однако те или иные свойства в зависимости от длины волн могут преобладать. Следовательно, для их изучения нужно пользоваться разными методами. Практическое применение у разных групп волн также различается в зависимости от длины.
Ограничения длины волны
Согласно квантовой теории, испускание электромагнитного излучения происходит в виде порций энергии – квантов. Энергия квантов связана с их частотой.
Формула содержит постоянную Планка – h=6,62·10-34 Дж·c, а h=h2π=1,05·10-34 Дж·с – это постоянная Планка с чертой.
Из формулы можно сделать вывод о невозможности существования бесконечной частоты, поскольку квантов с бесконечной величиной энергии не бывает. Также данное выражение ограничивает и низкие частоты, поскольку энергия кванта имеет минимально возможное значение W0, следовательно, существует и минимальная частота, ниже которой волна иметь не может.
Важно отметить, что пока не существует явных доказательств наличия нижней границы энергии у фотонов. В стабильных электромагнитных волнах между земной поверхностью и ионосферой отмечена минимальная частота, равная примерно 8 Гц.
Закон отражения и преломления света.
Если
свет падает на границу раздела двух
сред (прозрачных веществ), то падающий
луч разделяется на отраженный и
преломленный, направления которых
задаются законами отражения и преломления.
Закон
отражения света:
– отраженный луч лежит в одной плоскости
с падающим лучом и перпендикуляром,
проведенным к границе раздела двух сред
в точке падения луча;
–
угол отражения i11
равен углу падения i1
(i11
= i1).
Закон
преломления света:
– луч падающий, луч преломленный и
перпендикуляр, проведенный к границе
раздела сред в точке падения луча, лежат
в одной плоскости;
–
отношение синуса угла падения к синусу
угла преломления есть величина постоянная
для данных сред и называется относительным
показателем преломления n21
второй среды относительно первой.
n21
= v1
/ v2,
где v1 и v2 – скорость света в данных
средах.
Показатель
преломления n данной среды относительно
вакуума называется абсолютным
показателем
преломления.
Абсолютный показатель преломления
равен отношению скорости света в вакууме
к скорости света v в данной среде: n
= c
/ v.
Абсолютный
показатель преломления всегда больше
1, т.к. он характеризует оптическую
плотность данной среды и показывает во
сколько раз скорость света в среде
меньше скорости света в вакууме.
Относительный
показатель преломления n21
можно выразить через абсолютные
показатели n1,
n2
этих сред: n21
= n2
/ n1.
Волновые явления
Данные
явления присущи волнам любой природы.
Причем явления интерференции, дифракции,
поляризации и свойственны только
волновым процессам и могут быть объяснены
только на основе волновой теории.
Отражение
и преломление. Распространение
волн геометрически описывается с помощью
лучей. В однородной среде (n
= const)
лучи прямолинейны. Однако, на границе
раздела сред
их направления меняются. При этом
образуется две волны: отраженная,
распространяющаяся в первой среде с
прежней скоростью, и преломленная,
распространяющаяся во второй среде с
другой скоростью, зависящей от свойств
этой среды. Явление отражения известно
как для звуковых (эхо), так и для световых
волн. Благодаря отражению света
формируется мнимое изображение в
зеркале. Преломление света лежит в
основе множества интересных атмосферных
явлений. Оно широко используется в
различных оптических устройствах:
линзах, призмах, оптических волокнах.
Эти устройства являются элементами
приборов самого разного назначения:
фотоаппаратов, микроскопов и телескопов,
перископов, проекторов, оптических
систем связи и т.д.
Интерференция
волн – явление перераспределения
энергии при наложении двух (или нескольких)
когерентных (согласованных) волн,
сопровождающееся возникновением
интерференционной картины чередующихся
максимумов и минимумов интенсивности
(амплитуды) результирующей волны.
Когерентными называются волны, для
которых разность фаз в точке сложения
остаётся неизменной во времени, но может
изменяться от точки к точке и в
пространстве. Если волны встречаются
«в фазе», т.е. одновременно достигают
максимального отклонения в одном
направлении, то они усиливают друг
друга, а если встречаются «в противофазе»,
т.е. одновременно достигают противоположных
отклонений, то ослабляют друг друга.
Согласование колебаний двух волн
(когерентность) двух волн в случае света
возможно, только если они имеют общее
происхождение, что обусловлено
особенностями процессов излучения.
Исключение составляют лазеры, излучение
которых характеризуется высокой
когерентностью. Поэтому для наблюдения
интерференции свет, идущий от одного
источника делят на две группы волн, либо
пропуская через два отверстия (щели) в
непрозрачном экране, либо за счет
отражения и преломления на границе сред
в тонких пленках. Интерференционная
картина от монохроматического источника
(λ =const)
на экране для лучей, прошедших через
две узкие близко расположенные щели,
имеет вид чередующихся ярких и темных
полос (опыт Юнга, 1801 г.). Яркие полосы –
максимумы интенсивности наблюдаются
в тех точках экрана, в которых волны от
двух щелей встречаются «в фазе», т. е.
их разность фаз
Это
соответствует разности хода лучей,
кратной целому числу длин волн
λ
Темные
полосы (взаимные погашения), т.е. минимумы
интенсивности возникают в тех точках
экрана, в которых волны встречаются «в
противофазе», т. е. их разность фаз
составляет
Это
соответствует разности хода лучей,
кратной нечетному числу полуволн
Интерференция
наблюдается для различных волн.
Интерференция белого света, включающего
все волны видимого света в диапазоне
длин волн
мкм может проявляться в виде радужной
окраски тонких пленок бензина на
поверхности воды, мыльных пузырей,
окисных пленок на поверхности металлов.
Условия интерференционного максимума
в разных точках пленки выполняются для
разных волн с разной длиной волны, что
приводит к усилению волн разного цвета.
Условия интерференции определяются
длиной волны, которая для видимого света
составляет доли микрон (1 мкм = 10-6
м), поэтому данное явление лежит в основе
различных прецизионных («сверхточных»)
методов исследования, контроля и
измерения. На использовании интерференции
основано использование интерферометров,
интерференционных спектроскопов, а
также метод голографии. Интерференция
света используется для измерения длины
волны излучения, исследования тонкой
структуры спектральных линий, определения
плотностей, показателей преломления
веществ, толщины тонких покрытий.
Дифракция
– совокупность явлений, возникающих
при распространении волны в среде с
резко выраженной неоднородностью
свойств. Это наблюдается при прохождении
волн через отверстие в экране, вблизи
границы непрозрачных объектов и т.д.
Дифракция приводит к огибанию волной
препятствия, размеры которого соизмеримы
с длиной волны. Если размер препятствия
намного превышает длину волны, то
дифракция проявляется слабо. На
макроскопических препятствиях наблюдается
дифракция звуковых, сейсмических волн,
радиоволн, для которых 1смкм.
Для наблюдения
дифракции
света
препятствия должны иметь существенно
меньшие размеры. Дифракцией звуковых
волн объясняется возможность слышать
голос человека, находящегося за углом
дома. Дифракцией радиоволн вокруг
поверхности Земли объясняется приём
радиосигналов в диапазоне длинных и
средних радиоволн далеко за пределами
прямой видимости излучающей антенны.
Дифракция
волн сопровождается их интерференцией,
что приводит к формированию дифракционной
картины, чередующихся максимумов и
минимумов интенсивности. При похождении
света через дифракционную решетку,
представляющую собой совокупность
чередующихся параллельных прозрачных
и непрозрачных полос (до 1000 на 1мм), на
экране возникает дифракционная картина,
положение максимумов которой зависит
от длины волны излучения. Это позволяет
использовать дифракционную решетку
для анализа спектрального состава
излучения. Структура кристаллического
вещества подобна трехмерной дифракционной
решетки. Наблюдение дифракционной
картины при прохождении рентгеновского
излучения, пучка электронов или нейронов,
через кристаллы, в которых упорядоченно
расположены частицы вещества (атомы,
ионы, молекулы), позволяет исследовать
особенности их структуры. Характерной
величиной для межатомных расстояний
является d~10-10м,
что соответствует длинам волн используемых
излучений и делает их незаменимыми для
кристаллографического анализа.
Дифракция
света определяет предел разрешающей
способности оптических приборов
(телескопов, микроскопов и др.). Разрешающая
способность – минимальное расстояние
между двумя объектами, при котором они
видны раздельно, не сливаются –
разрешаются. Из-за дифракции изображение
точечного источника (например, звезды
в телескопе) имеет вид кружка, так что
близко расположенные объекты не
разрешаются. Разрешающая способность
зависит от ряда параметров, в т. ч. от
длины волны: чем меньше длина волны, тем
лучше разрешение. Поэтому размер объекта,
наблюдаемого в оптическом микроскопе,
ограничен длиной световой волны (
приблизительно 0,5 мкм).
Явление
интерференции и дифракции света лежат
в основе принципа записи и воспроизведения
изображения в голографии. В предложенном
в 1948 году Д. Габором (1900 – 1979) методе
фиксируется интерференционная картина,
полученная при освещении объекта и
фотопластинки когерентными лучами.
Полученная голограмма представляет
собой чередующиеся светлые и темные
пятна, не имеющие сходства с объектом,
однако, дифракция от голограммы световых
волн, идентичных использовавшимся при
ее записи, позволяет восстановить волну,
рассеянную реальным объектом и получить
его объемное изображение.
Поляризация
– явление свойственное только поперечным
волнам. Поперечность световых волн (как
и любых других электромагнитных волн)
выражается в том, что колеблющиеся в
них векторы напряженности электрического
(
)
и индукции магнитного (
)
полей перпендикулярны направлению
распространения волны. Кроме того, эти
векторы взаимно перпендикулярны, поэтому
для полного описания состояния поляризации
света требуется знать поведение лишь
одного из них. Действие света на
регистрирующие устройства определяется
вектором напряженности электрического
поля
Световые
волны, испущенные естественным источником
излучения т.е. множеством независимых
атомов, являются не поляризованными,
т.к. направление колебаний светового
вектора (
)
в естественном луче непрерывно и
беспорядочно изменятся, оставаясь
перпендикулярным вектору скорости
волны.
Свет,
у которого направление светового вектора
остается неизменным, называется линейно
поляризованным. Поляризация – упорядочение
колебаний вектора. Примером может
служить гармоническая волна. Для
поляризации света используются
устройства, называемые поляризаторами,
действие которых основано на особенностях
процессов отражения и преломления
света, а так же на анизотропии оптических
свойств вещества в кристаллическом
состоянии. Световой вектор в луче,
прошедшем через поляризатор, колеблется
в плоскости называемой плоскостью
поляризатора. При прохождении
поляризованного света через второй
поляризатор оказывается, что интенсивности
прошедшего луча изменяется при вращении
поляризатора. Свет проходит через прибор
без поглощения, если его поляризация
совпадает с плоскостью второго
поляризатора и полностью им задерживается
при повороте кристалла на 90 градусов,
когда плоскость колебаний поляризованного
света оказывается перпендикулярно
плоскости второго поляризатора.
Поляризация
света нашла широкое применение в
различных отраслях научных исследований
и техники. она используется в
микроскопических исследованиях, в
процессах звукозаписи, оптической
локации, скоростной кино- и фотосъемке,
в пищевой промышленности (сахариметрия)
и т.д.
Дисперсия
– зависимость скорости распространения
волн от их частоты (длины волны). При
распространении электромагнитных волн
в среде возникает –
Дисперсия
определяется физическими свойствами
той среды, в которой распространяются
волны. Например, в вакууме электромагнитные
волны распространяются без дисперсии,
в вещественной же среде, даже в такой
разреженной, как ионосфера Земли,
возникает дисперсия. Звуковые и
ультразвуковые волны также обнаруживают
дисперсию. При распространении их в
среде гармонические волны разных частот,
на которые может быть разложен сигнал,
распространяются с различной скоростью,
что приводит к искажению формы сигналов.
Дисперсия света – зависимость показателя
преломления вещества от частоты (длины
волны) света. При изменении скорости
света в зависимости от частоты (длины
волны) показатель преломления меняется.
В следствии дисперсии белый свет,
состоящий из множества волн различной
частоты, при прохождении сквозь прозрачную
трехгранную призму разлагается и
образуется сплошной (непрерывный)
спектр. Изучение этого спектра привело
И. Ньютона (1672) к открытию дисперсии
света. Для веществ, прозрачных в данной
области спектра, показатель преломленияувеличивается
с увеличением частоты (уменьшением
длины волны), чему и соответствует
распределение цветов в спектре. Наибольший
показатель преломления оказывается
для фиолетового света (
=0,38
мкм), наименьший у красного (
=0,76
мкм). Подобное явление наблюдается в
природе при распространении солнечного
света в атмосфере и его преломлении в
частицах воды (летом) и льда (зимой). При
этом возникает радуга или солнечное
гало.
Эффект
Доплера.
Эффект Доплера – изменение частоты или
длины волн, воспринимаемых наблюдателем
(приёмником), вследствие движения
источника волн и наблюдателя относительно
друг друга. Скорость волны
определяется свойствами среды и при
движении источника или наблюдателя не
меняется. Если наблюдатель или источник
волн движется со скоростью относительно
среды, то частота v
принимаемых волн
становится
иной. При этом, как установил К. Доплер
(1803 – 1853), при приближении наблюдателя
к источнику частота волн увеличивается,
а при удалении – уменьшается. Это
соответствует уменьшению длины волны
λ при
сближении источника и наблюдателя и
увеличению λ
при их взаимном удалении. Для звуковых
волн Эффект Доплера проявляется в
повышении тона звука, когда источник
звука и наблюдатель сближаются (за 1 сек
наблюдатель воспринимает большее число
волн), и соответственно в понижении тона
звука, когда они удаляются. Эффект
Доплера обуславливает и «красное
смещение», что описано выше. – понижение
частот электромагнитного излучения от
движущегося источника. Это название
связано с тем, что в видимой части спектра
в результате эффекта Доплера линии
оказываются смещенными к красному
концу; «красное смещение» наблюдается
и в излучениях любых других частот,
например в радиодиапазоне. Противоположный
эффект, связанный с повышением частот,
называется синим (или фиолетовым)
смещением. В астрофизике рассматриваются
два «красных смещения» – космологическое
и гравитационное. Космологическим
(метагалактическим) называют «красное
смещение», наблюдаемое для всех далёких
источников (галактик, квазаров) – понижение
частот излучения, свидетельствующее
об удалении этих источников друг от
друга и, в частности, от нашей Галактики,
т. е. о нестационарности (расширении)
Метагалактики. «Красное смещение» для
галактик было обнаружено американским
астрономом В. Слайфером в 1912-14; в 1929 Э.
Хаббл открыл, что для далёких галактик
оно больше, чем для близких, и возрастает
приблизительно пропорционально
расстоянию. Это позволило выявить закон
взаимного удаления (разбегания) галактик.
Закон Хаббла в этом случае записывается
в форме
u
= Hr;
(3.14)
(u
– скорость
удаления галактики, r
– расстояние до нее, Н
– постоянная
Хаббла). Определяя по величине «красного
смещения» скорость удаления галактики
можно рассчитать расстояние до нее. Для
определения расстояний до внегалактических
объектов по этой формуле нужно знать
численное значение постоянной Хаббла
Н.
Знание этой постоянной очень важно и
для космологии: с ней связано определение
«возраста» Вселенной. В начале семидесятых
годов двадцатого века для постоянной
Хаббла принято значение Н
= (3 – 5)*10 -18
с -1,
обратная величина Т
= 1/Н = 18 млрд.
лет. Гравитационное «красное смещение»
является следствием замедления темпа
времени и обусловлено гравитационным
полем (эффект общей теории относительности).
Это явление называется также эффектом
Эйнштейна или обобщённым эффектом
Доплера. Оно наблюдалось начиная с 1919
сначала в излучении Солнца, а затем и
некоторых других звёзд. В ряде случаев
(например, при гравитационном коллапсе)
должно наблюдаться «красное смещение»
обоих типов.
Лекция
4. Фундаментальные свойства материального
мира
4.Развитие
представлений о физических полях.
6.Концепция
корпускулярно-волнового дуализма в
современной физике.
7.Основные
положения квантовой механики.
Специфика различных видов электромагнитных волн
Оптический диапазон характеризуется слабым взаимодействием света и вещества, а также тем, что в нем выполняются законы геометрической оптики.
На частоты ниже оптического диапазона законы геометрической оптики уже не распространяются, а высокочастотное электромагнитное поле либо пронизывает вещество насквозь, либо разрушает его.
Видимый свет очень важен для всего живого на Земле, особенно для процессов фотосинтеза. Радиоволны активно применяются в телевидении, радиолокационных процессах, радиосвязи, т.к. это самые длинные волны спектра, которые могут быть легко сгенерированы с помощью колебательного контура (сочетания индуктивности и емкости). Радиоволны могут испускаться атомами и молекулами – это свойство находит применение в радиоастрономии.
Можно сформулировать общее утверждение, согласно которому источником электромагнитных волн являются частицы в атомах и ядрах. Они заряжены и движутся ускоренно.
В 1800 г. В. Гершель изучил на практике инфракрасную область спектра. Он расположил термометр ближе к красному краю спектра и увидел, что температура начала расти, значит, термометр нагрелся излучением, невидимым глазу. Инфракрасное излучение можно перевести в видимую часть диапазона с помощью специальных приборов (например, на этом свойстве основаны приборы ночного видения). Любое нагретое тело является источником инфракрасного излучения.
Ультрафиолетовое излучение было открыто И. Риттером. Он нашел невидимые глазу лучи за фиолетовой частью спектра и обнаружил, что они могут воздействовать на определенные химические соединения и убивать некоторые виды бактерий. Это свойство нашло широкое применение в медицине. Являясь частью солнечных лучей, ультрафиолет оказывает воздействие на человеческую кожу, способствуя ее потемнению (появлению загара).
В. Рентген в 1895 г. обнаружил еще один вид излучения, который был позже назван в его честь. Рентгеновские лучи не видны глазу и могут проходить через толстые слои непрозрачного вещества без значительного поглощения. Они также могут воздействовать на фотопленку и вызывать свечение некоторых видов кристаллов. Рентгеновские лучи широко применяются в области медицинской диагностики, а их способность воздействовать на живые организмы весьма значительна.
Гамма-излучением называется излучение, возникающее при возбуждении атомных ядер и взаимодействии элементарных частиц.
Гамма-излучение имеет наименьшую длину волны, следовательно, корпускулярные свойства у него наиболее выражены. Его принято рассматривать в качестве потока гамма-квантов. Существует перекрытие рентгеновских и гамма-волн в области длин 10-10-10-14 м.
Условие: объясните, что выступает в качестве излучателя для разных видов электромагнитных волн.
Электромагнитные волны всегда излучаются движущимися заряженными частицами. Они движутся ускоренно в атомах и ядрах, значит, именно там будет находиться источник волн. Радиоволны испускаются молекулами и атомами (единственный вид излучения, который можно воссоздать искусственным путем). Инфракрасное – за счет колебаний атомов в молекулах (здесь имеют место тепловые колебания, усиливающиеся с ростом температуры). Видимый свет создается отдельными возбужденными атомами. Ультрафиолетовый свет также является атомарным. Рентгеновские лучи создаются за счет взаимодействия электронов с высокой кинетической энергией с ядрами атомов, а также за счет собственного возбуждения ядер. Гамма-лучи образуются за счет возбужденных ядер и взаимном превращении элементарных частиц.
Условие: вычислите частоты волн в видимом диапазоне.
К видимому диапазону относятся волны, воспринимаемые человеческим глазом. Границы зрения индивидуальны и находятся в пределе λ=0,38-0,76 мкм.
В оптике используются два основных вида частот. Первая из них – круговая – может быть определена как ω=2πT (Т – период колебания волны). Вторая определяется как ν=1T.
Значит, мы можем связать одну частоту с другой при помощи следующего соотношения:
Зная, что скорость распространения электромагнитных волн в вакууме равна c=3·108 мс, запишем:
В этом случае для границ видимого диапазона получим:
Поскольку мы не знаем длины волн видимого света, то:
Полное внутреннее отражение.
Угол
iпр
называется предельным
углом
– углом,
представляющим наименьший угол падения,
при котором наблюдается полное внутреннее
отражение (угол преломления = 90о).
По
мере приближения угла падения к
предельному интенсивность преломленного
луча уменьшается, а отраженного —
растет. Если i1
= iпр,
то интенсивность преломленного луча
обращается в нуль, а интенсивность
отраженного равна интенсивности
падающего.
При
i1
= iпр,
i2
= 90о,
получим sin
iпр
=
n2
/ n1
=
n21
Следовательно,
явление полного отражения имеет место
только при падении света из среды
оптически более плотной в среду оптически
менее плотную.
Явление
полного отражения используется в призмах
полного отражения.
Соседние файлы в папке 2 курс летняя сессия
Информация
Что ты хочешь узнать?
Физкультура и спорт
Сайт znanija.org не имеет отношения к другим сайтам и не является официальным сайтом компании.