December 10 2016 04:58:14
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Общие представления о колебательных и волновых процессах
ФИЗИКА КОЛЕБАНИЙ И ВОЛН. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА. Методические указания
  1. Волновые процессы.

  2. Интерференция волн.

  3. Дифракция  волн.

  4. Квантовая физика.


Тема 1. Волновые процессы (6 час.)

     Общие представления о колебательных и волновых процессах. Скалярные и векторные волны. Плоская монохроматическая волна. Амплитуда, фаза, длина волны, частота, волновой вектор и фазовая скорость. Эффект Доплера. Релятивистская инвариантность фазы.

     Акустические волны. Скорость звука в среде.

Электромагнитные волны. Поляризация. Скорость электромагнитных волн в среде. Показатель преломления. Отражение и прохождение волн на границе раздела двух сред.

     Энергетические характеристики волн. Плотность энергии, интенсивность, вектор Умова и вектор Пойнтинга. Закон сохранения энергии для волн.

     Излучение электромагнитных волн. Точечный диполь. Поле диполя в волновой зоне. Мощность излучения диполя. Диаграмма направленности.

Тема 2. Интерференция волн (4 час.)

     Явление интерференции. Принцип суперпозиции для волн. Условия стационарной картины интерференции. Когерентность. Интерференция плоских и сферических монохроматических волн. Интерференция квазимонохроматических волн. Влияние на интерференцию размеров источника. Понятие об интерферометрии.

Тема 3. Дифракция волн. (8 час.)

     Явление дифракции. Принцип Гюйгенса - Френеля.  Осесимметричные задачи дифракции. Зоны Френеля. Метод векторных диаграмм. Зонная пластинка.

     Приближения геометрической оптики, дифракции Френеля и дифракции Фраунгофера. Дифракция плоской монохроматической волны на длинной прямой щели в приближении Фраунгофера.  

     Спектральное разложение света. Спектральные приборы. Разрешающая сила (способность). Дифракционная решетка и ее основные характеристики. Оптические методы обработки информации. Оптическая фильтрация пространственных частот. Элементы Фурье-оптики. Принцип голографии. Зависимость показателя преломления от интенсивности.

Тема 4. Квантовая физика (10 час.)

Экспериментальные основы квантовой теории. Ограниченность классической физики. Излучение черного тела. Введение постоянной Планка. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Энергия фотона. Эффект Комптона. Импульс фотона. Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Опыт Дэвиссона-Джермера. Гипотеза де Бройля. Интерференционные и дифракционные явления при движении частиц. Корпускулярно-волновой дуализм вещества. Принцип дополнительности. Линейчатые спектры атомов. Стабильность атомов. Теория Бора для атома водорода. Энергетический спектр атома водорода. Спектры поглощения и излучения атома водорода. Принцип соответствия. Опыт Франка и Герца. Ограниченность теории Бора.

     Основные положения  квантовой механики. Состояния микрочастицы. Волновая функция и ее физический смысл. Суперпозиция состоянии. Уравнение Шредингера. Принцип причинности в квантовой механике. Операторы физических величин. Среднее значение и дисперсия физической величины. Соотношение неопределенностей. Туннельный эффект. Стационарные состояния. Стационарное состояние свободной частицы. Стационарные состояния атома водорода.

Элементы физической картины мира. Иерархия пространственных масштабов.                                                        

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Сивухин Д.В.  Общий  курс  физики.  Оптика.  т. 4. - М.: Наука, 1982.

  2. Сивухин Д.В.  Общий  курс  физики.  Атомная  и  ядерная  физика. т. 5, часть 1, - М.: Наука, 1983.

  3. Савельев И.В.  Курс  общей  физики. Электричество  и  магнетизм.  Волны. Оптика. т. 2. - М.: Наука, 1988.

  4. Савельев И.В.  Курс  общей  физики. Квантовая  оптика. Атомная  физика.  Физика  атомного  ядра  и  элементарных  частиц. т. 3.- М.: Наука,1982.

  5. Орир Дж. Физика. т. 2.- М.: Мир, 1981.



                                    ПРАКТИЧЕСКИЕ   ЗАНЯТИЯ

Занятие 1. Электромагнитные волны (1-3).

Занятие 2. Интерференция плоских волн (4-6).

Занятие 3. Интерференция сферических волн (7,8).

Занятие 4. Дифракция плоской волны в приближении Фраунгофера (9,10).

Занятие 5. Дифракционная решетка (11-13).

Занятие 6. Внешний фотоэффект  и эффект Комптона (14-17).

Занятие 7. Энергетический спектр атома водорода (18,19).

Занятие 8. Соотношение неопределенностей(20-24).

В скобках указаны номера задач из «Учебного задания по физике» (см. стр. 36-40).

                                 ЛАБОРАТОРНЫЕ   РАБОТЫ

Занятие 1. Выполнение работы по теме: «Интерференция волн».

Занятие 2. Выполнение работы по теме: «Интерференция волн».

Занятие 3. Выполнение работы по теме: «Дифракция волн».

Занятие 4. Выполнение работы по теме: «Дифракция волн».

Занятие 5. Выполнение работы по теме: «Квантовая физика».

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

     Взаимное усиление и ослабление волн в области их перекрытия, приводящее к тому, что  результирующая интенсивность  становится функцией разности фаз  накладываемых волновых полей, называется интерференцией. При интерференции двух волновых полей результирующая интенсивность I(x) равна

      img01,                                         (1)

где  I1(x)  и  I2(x) - интенсивность каждого поля по отдельности, Dj(x) - пространственное распределение  разности фаз этих полей вдоль оси  X . Ось X  выбрана так, чтобы она проходила перпендикулярно интерференционным полосам, представляющим собой геометрическое место  максимумов интенсивности (светлые полосы) и минимумов (темные) полосы.

     Для наблюдения эффекта интерференции достаточным условием является совпадение поляризации волновых полей и постоянство во времени их разности фаз. Поля, для которых названное условие выполняется, называются взаимно когерентными или просто когерентными (в переводе на русский язык - сходными, подобными).

     Такие поля получают из одного первоначального волнового поля либо делением его по волновому фронту ( как в лабораторной работе “Измерение длины волны света с помощью бипризмы Френеля”), либо делением по амплитуде ( лабораторная работа ”Измерение радиуса кривизны линзы по кольцам Ньютона”).

     При наложении двух когерентных световых волн максимумы интенсивности получают в точках, где cosDj=+1, то есть

     Dj(x) = ±2pm,    (m – целое число),                                                             (2)                              

а  минимумы интенсивности в точках, где cosDj= -1, то есть

     Dj(x) = ±2pm + p.                                                                                           (3)

     Разность фаз Dj двух волн, которые после деления исходного волнового поля на две волны прошли разную длину оптического пути и приобрели разность хода  Dx, равна

     Dj = kDx,                                                                                                         (4)

где  k=2p/l. Подставив (4) в (2) и (3), получим, что максимум интенсивности интерференционной картины будет наблюдаться в точках, где

     Dx = ±ml,                                                                                                        (5)

а минимумы интенсивности в точках, где

     Dx = ±ml + l/2.                                                                                              (6)

    Формулы (5) и (6) используются при интерференционных измерениях геометрических параметров различных изделий (см. лабораторную работу “Измерение радиуса кривизны линзы по кольцам Ньютона”).        

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 4,204,144 уникальных посетителей