Объясняется разложение белого света тем, что белый свет состоит из электромагнитных волн с разной длиной волны, а показатель преломле­ния света зависит от длины его волны.

С возрастанием частоты света показатель преломления вещества увеличивается.

Абсолютный показатель преломления уменьшается с увеличением длины световой волны.(λ = c / v)

Наибольшее значение показатель преломления имеет для фиолетового света, наименьшее — для красного. Это приводит к тому, что сильнее всего будет преломляться фиолетовый свет и слабее всего —красный.

Объяснение явления дисперсии

Рассмотрим распространение света в прозрачной среде. Под действием напряженности электрического поля Е1 световой волны валентные электроны атомов среды начинают совершать вынужденные гармонические колебания с частотой, равной частоте колебаний вектора Е1.

Колеблющиеся электроны начинают с определенным временем запаздывания излучать вторичные волны той же частоты и напряженности Е2.

Результирующая волна (сумма первичной Е1 и вторичной волн Е2) также запаздывает по сравнению с первичной волной. Чем больше амплитуда вторичной волны, тем больше время запаздывания, тем меньше скорость распространения и больше абсолютный показатель преломления среды.

Амплитуда вторичной волны является амплитудой вынужденных колебаний валентного электрона атома, и согласно формуле A = ││ (см. «Резонанс») зависит от частоты вынуждающей силы ω:

E2 ~

где ω0 – частота собственных колебаний, или (по порядку величины) угловая скорость вращения электрона вокруг ядра

С ростом частоты ω < ω0 знаменатель дроби уменьшается, а амплитуда вторичной волны возрастает. При этом увеличивается время запаздывания, уменьшается скорость распространения волны и возрастает абсолютный показатель преломления.

Такую дисперсию называют нормальной.

При нормальной дисперсии абсолютный показатель преломления среды возрастает с ростом частоты света ( и соответственно убывает с ростом длины волны)

Нагретые тела излучают световые волны со всевозможными частотами от 0,4*1015 до 0,75*1015 Гц. При разложении этого света и наблю­дается сплошной спектр. Возникновение сплошного спектра объясняется дисперсией света.

Разложение сложного света при прохождении че­рез призму используется в спектрометрах.

Прибор для разложения сложного света и наблюдения спектров называется спектроскопом. Разложение производится с помощью дифракционной решетки(лучше) или призмы, для исследования ультрафиолетовой области применяется кварцевая оптика.

Спектроскоп состоит из 2 труб: коллиматорной и зрительной, укрепленной на подставке и стеклянной призмы под крышкой.

Спектр можно наблюдать через окуляр, используемый в качестве лупы.

Если источником спектра является разреженный газ, то спектр имеет вид узких линий на черном фоне.

Сжатые газы, жидкости и твердые тела испускают сплошной спектр, где цвета плавно переходят друг в друга.

Природа возникновения спектра объясняется тем, что каждому элементу присущ свой специфический набор излучаемого спектра.

Это свойство позволяет применять спектральный анализ для выявления химического состава вещества.

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА

Явление поглощения света объясняет классическая электронная теория.

Электроны атомов и молекул совершают вынужденные колебания под действием электрического поля с частотой, равной частоте света.

Если частота световой волны приближается к частоте собственных колебаний, то возникает явление резонанса, обуславливающее поглощение света.

Поглощенная энергия может переходить в другие виды, в частности, она может превращаться в энергию хаотического, теплового движения частиц вещества.

ИЗМЕРЕНИЕ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ СОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ, ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВА, ДЛИНЫ ВОЛНЫ СВЕТА

ФОТОМЕТРИЯ .СВЕТОВОЙ ПОТОК. ОСВЕЩЕННОСТЬ

Потоком излучения называется средняя мощность излучения за время, значительно большее периода электромагнитных колебаний:

Фе = = P

Единица измерения – Вт(Ватт)

Поверхностная плотность потока излучения равна отношению потока излучения к площади поверхности, через которую проходит этот поток:

Ie =  =  =

Часто эту величину называют облученностью и обозначают Ee.

Термин поверхностная плотность потока излучения аналогичен термину интенсивность волны, или в астрономии –светимость:

Ie = ωсрc

Единица измерения - Вт/м2

Фотометрические величины:

Световой поток –мощность оптического излучения, оцениваемая по вызываемому им световому ощущению.

Обозначение - ΦV – световой поток.

Единица измерения –Лм (люмен)

Сила света Iv –отношение светового потока к телесному углу Ω, внутри которого этот поток распространяется:

IV =

Единица измерения силы света – Кд( кандела)

Единица измерения телесного угла – Ст (стерадиан)

ДАТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕЛЕСНОГО УГЛА

Освещенность EV связывает световой поток с площадью той поверхности, на которую этот поток падает.

Освещенность в данной точке поверхности равна отношению светового потока, падающего на элемент поверхности, к площади этого элемента:

EV =

Единица измерения – Лк (люкс)

Измеряется специальными приборами – люксметрами, основанными на фотоэффекте.

Законы Освещенности:

1. Освещенность поверхности, создаваемая точечным источником света, обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника:

 EV =

2. Освещенность поверхности прямо пропорциональна косинусу угла падения лучей:

EV = E0 cos(φ)

3. Обобщенный закон освещенности:

Освещенность поверхности, создаваемая точечным источником, прямо пропорциональна силе света источника, косинусу угла падения лучей и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до освещаемой поверхности:

 EV =  cos(φ)

СПЕКТРЫ И СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Спектр излучения (или поглощения) — это набор волн определенных частот, которые излучает (или поглощает) атом данного вещества.

Спектры бывают сплошные, линейчатые и по­лосатые.

Сплошные спектры излучают все вещества, находящиеся в твердом или жидком состоянии.

Сплошной спектр содержит волны всех частот види­мого света и поэтому выглядит как цветная полоса с плавным переходом от одного цвета к другому в та­ком порядке: Красный, Оранжевый, Желтый, Зеле­ный, Синий и Фиолетовый (Каждый Охотник Желает Знать, где Сидит Фазан).

Линейчатые спектры излучают все вещества в атомарном состоянии. Атомы всех веществ излучают свойственные только им наборы волн вполне определенных частот. Как у каждого человека свои личные отпечатки пальцев, так и у атома данного вещества свой, характерный только ему спектр.

Линейчатые спектры излучения выглядят как цветные линии, разделенные промежутками.

Природа линейчатых спектров объясняется тем, что у атомов конкретного вещества существуют только ему свойственные ста­ционарные состояния со своей характерной энергией, а следовательно, и свой набор пар энергетических уровней, которые может менять атом, т.е. электрон в атоме может переходить только с одних определен­ных орбит на другие, вполне определенные орбиты для данного химического вещества.

Полосатые спектры излучаются молекулами. Выглядят полосатые спектры подобно линейчатым, только вместо отдельных линий наблюдаются от­дельные серии линий, воспринимаемые как отдель­ные полосы.

Характерным является то, что какой спектр излучается данными атомами, такой же и погло­щается, т.е. спектры излучения по набору излу­чаемых частот совпадают со спектрами поглощения.

Поскольку атомам разных веществ соответствуют свойственные только им спектры, то существует спо­соб определения химического состава вещества мето­дом изучения его спектров.

Этот способ называется спектральным анализом.

Если источником спектра является разреженный газ, то спектр имеет вид узких линий на черном фоне.

Сжатые газы, жидкости и твердые тела испускают сплошной спектр, где цвета плавно переходят друг в друга.

Природа возникновения спектра объясняется тем, что каждому элементу присущ свой специфический набор излучаемого спектра. Это свойство позволяет применять спектральный анализ для выявления химического состава вещества.

Спектральный анализ применяется для определения химического состава ископаемых руд при добыче полезных ископаемых, для определения химического состава звезд, атмо­сфер, планет; является основным методом контроля состава вещества в металлургии и машиностроении.

Спектроскопом называется прибор, с помощью которого исследуется спектральный состав света, испускаемого некоторым источником.

Разложение производится с помощью дифракционной решетки(лучше) или призмы, для исследования ультрафиолетовой области применяется кварцевая оптика.

ОСНОВЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ (уч.10кл.стр.209)

Явление, описываемые теорией относительности называются релятивистскими.

Общая теория относительности описывает взаимосвязь физических процессов, происходящих в ускоренно движущихся друг относительно друга (неинерциальных) системах отсчета.

Специальная теория относительности рассматривает взаимосвязь физических процессов, происходящих только в инерциальных системах отсчета

Первый постулат специальной теории относительности – все законы природы одинаковы в инерциальных системах отсчета

Второй постулат специальной теории относительности – скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета

Скорость света – максимальная скорость распространения любого взаимодействия

Материальные тела не могут иметь скорость большую, чем скорость света

Два события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, не являются одновременными в другой инерциальной системе отсчета.

Порядок следования событий остается неопределенным, зависящим от положения наблюдателя, если промежуток времени между событиями меньше времени, необходимого для распространения света между ними.

Собственное время – время, измеренное наблюдателем движущимся вместе с часами.

Время в подвижной и неподвижной системах отсчета течет с разной скорость.

t =

Релятивистский закон сложения скоростей справедлив при любой скорости движущихся тел:

vx =

vx - скорость тела в неподвижной инерциальной системе отсчета

vx’ - скорость тела в инерциальной системе отсчета, движущейся относительно неподвижной со скоростью v

Масса покоя – масса тела в системе отсчета, относительно которой оно покоится.

Зависимость массы тела от скорости:

m =

Связь массы и энергии

E = mc2

Вещество имеет массу и обладает энергией

Поле имеет энергию и обладает массой

ИНВАРИАНТНОСТЬ СКОРОСТИ СВЕТА (уч.10кл.стр.186-187)

Опыт Майкельсона-Морли и его расхождение с классической теорией.

Независимость скорости света от скорости источника света

Теория относительности Эйнштейна (см.ниже уч.10кл.)

Классическая механика базируется на кинематике, динамике и законах сохранения импульса и энергии. В классической механике были сформулированы основные представления о пространстве, времени и движении.

Наиболее существенное расхождение классической механики с экспериментом было впервые зафиксировано в опытах 1881 г. Альберта Майкельсона и Эдуарда Морли.

ДОБАВИТЬ ОПИСАНИЕ ОПЫТА С ЗЕРКАЛАМИ ИЗ ДРУГОГО ИСТОЧНИКА

В опытах сравнивались скорость распространения света вдоль направления орбитальной скорости Земли вокруг Солнца и перпендикулярном этому направлению. Эти скорости оказались равны.

c = 3*108 м/с – скорость света в вакууме

Согласно классической механике в разных точках орбиты Земли:

v1 = c + v , v2 = c – v, v1 ≠ v2

что противоречило результатам опытов Майкельсона и Морли

Равными оказались и скорости света от диаметрально противоположных точек Солнца. Из-за вращения Солнца одна из этих точек приближается к наблюдателю, вторая – удаляется.

Объяснить это смог Альберт Ейнштейн в Теории относительности.(см.ниже)

ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА (уч.10кл.стр.186-189)

Опыт Майкельсона-Морли и его расхождение с классической теорией.(см.выше уч.10кл.)

Независимость скорости света от скорости источника света

Теория относительности Эйнштейна.

Понятие о специальной теории относительности.

Понятие об общей теории относительности.

Первый постулат теории относительности

Второй постулат теории относительности

Специальная теория относительности – рассматривает взаимосвязь физических процессов, происходящих только в инерциальных системах отсчета, т.е. в системах отсчета, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно.

Общая теория относительности – описывает взаимосвязь физических процессов, происходящих в ускоренно движущихся друг относительно друга (неинерциальных) системах отсчета.

Эта теория является релятивистской (relative – отношение) теорией тяготения (гравитации). Согласно ей физическое пространство не является пустым вместилищем объектов. Гравитационное поле физических тел приводит в неевклидовости пространства – времени.

Специальная теория относительности базируется на двух постулатах.

Первый постулат теории относительности:

Все законы природы одинаковы в инерциальных системах отсчета

Все инерциальные системы отсчета физически равноправны – любые физические процессы протекают в них одинаково (при одних и тех же начальных условиях).

Любая система отсчета, которая движется относительно инерциальной системы отсчета равномерно и прямолинейно, так же является инерциальной.

Инерциальные системы отсчета ничем не отличаются друг от друга, они полностью физически тождественны, и какие бы физические опыты ни были поставлены в данной инерциальной системе отсчета, они дадут совершенно такие же результаты в любой другой инерциальной системе отсчета.

Не существует абсолютно покоящейся инерциальной системы отсчета или абсолютно равномерно движущейся, речь может идти только о движении и покое относительно другой инерциальной системы отсчета.

Это означает, что все инерциальные системы отсчета эквивалентны.

Невозможно выделить предпочтительную абсолютную инерциальную систему отсчета.

Второй постулат теории относительности:

Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета.

(не зависит от скорости движение источника или приемника света)

Постоянство скорости света – фундаментальное свойство природы.

Скорость света – максимально возможная скорость распространения любого взаимодействия.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64