“Физика жєне математика” факультеті

Лекция № 2

Жоспары.

1. 
   Жарыќтыѕ электромагниттік толќын теориясы
   
2. 
   Жарыќтыѕ кванттыќ теориясы
   

Аєылшын физигі Юнг жарыќ интерференциясын жўќа пластиналардыѕ бетінде байќалатын јртїрлі тїсті дґѕгелектердіѕ патенциял баєытына орай жарыќты толќын деді. Сол интерференция ќўбылысы арќылы толќынныѕ ўзындыєында ґлшеді жјне Франция физигі Френель Гюйгенстіѕ принципіне элементар толќындарыныѕ интерференциялану принципін ќоса отырып, Гюйгенс Френель принципін жїзеге келтірді жјне Франция физигі З. Малюс 1809 ж. жарыќтану поляризациясын 1-ші болып байќаєан. Осы табыстыѕ барлыєын сараптай отырып жарыќ ерекше серпінді ортаєа кґлденеѕ тербелістер тїрінде таралады дегенмен ќорытынды жасайды. XIX є 20 ж аєылшын физігі Максвелль электромагниттік ќўбылыстыѕ теориясын дамыта келіп, жарыќ сияќты электромагниттік ґрісте кеѕістікте барлыќ жаќта таралатындыєын дјлелдеді. Екеуініѕде вакуумдаєы таралу жылдамдыєы ґзара теѕ болып C=V=3*10⁸ болады. Ал бірер бір ортадаєы жылдамдыєы сол ортаныѕ диэлекттик ґтімділіктерімен магниттік ґтімділіктеріне тјуелді екендігін аныќтап C=V V=

E₀ M₀=₂ вакумдаєысы

Табиєаты жаєынан электромагниттік толќындар мен жарыќ толќындары бір-біріне ўќсас екен. Осыны біле отырып абсолют сындыру кґрсеткішін аныќтады. Оєан n јрібімен белгіледі. n_абс= вакуумдаєы ортаныѕ сындыру кґрсеткіші.

Сонымен Максвелль бірінші болып электромагниттік толќын мен жарыќтыѕ табиєаты бір деп, жарыќ электромагниттік толќынныѕ дербес бір тїрі деп аталады. Ал неміс физигі Герц 1888ж тјжірибеде электромагниттік толќындар мен жарыќтыѕ негізгі ќасиеттерініѕ ўќсас екендігін дјлелдеді. Біраќ жарыќтыѕ толќындыќ теориясы ортаныѕ сындыру кґрсеткішініѕ жарыќ толќыныныѕ тјуелді екенін тїсіндіре алмады. Бўл мјселені 1896ж Лоренц электрондыќ теорияєа сїйене отырып тїсіндіріп кетті. Ал атаќты неміс физигі Макс Планк абсолют ќара дененіѕ сјуле шыєару заѕын ќорытып, жарыќ шыєаратын кґздер осцилляторлар тербелгенде сјулелік энергия мґлшері їздік-їздік порция тїрінде шыєатынын аныќтады да оныѕ энергиясы Е(_кв)=Н) осы їлеске Квант деп аталады. Бўл жердегі n Планк тўраќтысы n=6,62*10^-34 Дж . с. Ал v жарыќтыѕ жилігі ќазіргі кїнде квантты фотондар деп атап, жарыќтыѕ кванттыќ теориясын жаратты. Оєан жарыќ кванттыќ теориясы деп атаєан жјне француз физигі Луй –де – Бройль 1984ж 2 ќасиетті табиєатќа ие екендігін, яєни 2 жаќтылы дуализмдік ќасиетке ие екендігін айтып бўл ќасиет заттыѕ элементар бґлшектеріне де тјн екендігін дјлелдеп жарыќта материяныѕ бір формасы болып, онда барлыќ негізгі ќасиеті бар екенін айтты. Бўл дегеніміз ол да зат екенін, бґлшек екенін,ол ґріс кїйінде де, бґлшек кїйінде де бірден жїреді екен.

Ортаныѕ абсолют сындыру кґрсеткіші деп жарыќтыѕ вакуумдаєы жылдамдыќтыѕ ортадаєы жарыќ жылдамдыєыныѕ ќатынасына айтылады.

V= = = 2.25*10⁸
Сонда јрбір ортаныѕ тобына с/с абсолют сындыру кґрсеткіші болады. Мўндай жылдамдыќтыѕ сынуы сол ортаныѕ шекарасында жїзеге келеді. Шекарадан ґткен соѕ егер орта біртекті жјне изотропты болса, ешќандай артыќша сыну ќўбылысы болмайды.


Лекция № 3

Таќырыбы: Геометриялыќ оптика зањдары

Жоспары:

1. 
   Жарыќтыѕ таралуы
   
2. 
   Жарыќтыѕ ќайту заѕы
   
3. 
   Жарыќтыѕ сыну заѕы
   
4. 
   Жарыќтыѕ толыќ ішкі ќайту заѕы
   

1.Жарыќтыѕ таралуы – жарыќ біртекті ортада тїзу сызыќ бойымен таралады. Оны дјлелдеу їшін жарыќ кґзініѕ алдына белгілі бір пішінді денені ќойып оныѕ экрандаєы сол дене пішініне сјйкес болып шыќќан кґленкесінен кґрсек болады. Јрбір нїктеміз сол їшін айнада біз ґз симметриямызды кґреміз оѕ ќолды кґтерсек ол сол ќолын кґтереді.

2. Жарыќтыѕ ќайту заѕы – жарыќтыѕ ќайтуы дегеніміз оныѕ тїскен беттен ќайтуына айтылады.

Егерде беттіѕ тегістігі тїсіп жатќан жарыќтыѕ толќын ўзындыєына теѕ болса, кіші болса, онда тїскен нўрмен яєни сјулемен беттен ќайтќан сјулелердіѕ тїсу жјне ќайту бўрыштары бір біріне теѕ болады да оларєа тїсірілген перпендикулярмен бірге бір жазыќтыќта жатады. Мўны ќайту заѕы дейді.

α=β λ≥r r-беттіѕ тегістігі

Егер бет тегіс болса α=β болады.

Егер керісінше λ≥r болса, онда бетке тїскен жарыќ жјне ќайту бўрыштары бір –біріне теѕ келмейді.

Егерде тїскен сјулемен 80%-н кґбі ќайту заѕымен ќайтса оны толыќ ќайту деп, одан кјшкенелерін шашыранды ќайту деп сол їшін айна жасаєан уаќытта λ≥rті саќтайды.

3 Жарыќтыѕ сыну заѕы жарыќ сјулесі оптик тыєыздыќтары јр тїрлі болєан екі орта шекарасында сындыру кґрсеткішімен аныќталады.

Жарыќтыѕ сыну заѕы деп жарыќтыѕ тїсу бўрышыныѕ сыну бўрышы синустарыныѕ ќатынасы ортаныѕ сындыру кґрсеткіші деп

n-ортаныѕ сындыру кїші

Сыну заѕыныѕ толыќ аныќтамасы

Тїсу бўрышыныѕ ашу бўрыштары жјне оларєа тїсірілген перпендикулярлар бір жазыќтыќта жатады.

Жоспары:

1. 
   Когерент жарыќ.
   
2. 
   Жарыќ интерференциясы.
   

1. 
   Когерент жарыќ деп – жиіліктері ґзара теѕ фазалар айырмасы ґзгермес болатын жарыќ толќынына айтылады. Олар табиєатта болмайды , себебі табиєаттаєы жарыќ кґздерініѕ тербеліс жиіліктері тїрліше.Оны алу їшін бір жарыќ кґзінен шыќан сјулелердіѕ дифракциялау жолымен алынады.
   
2. 
   Жарыќ интерференциясы ќўбылысы деп – екі немесе бірнеше когерентті жарыќ толќыныныѕ бір-бірімен ќосылып, кеѕістікте алмасып отыратын максимумдар жјне минимумдар жарыќ интенсифтіктеріне айтылады.
   

V₁=V₂, Δ? =?₁-?₂=const. Егер оптикалыќ айырма бїтін санды толќын ўзындыєына теѕ болса, онда максимумдар шарты атќарылады. Яєни Δ=ｱ2k=kλ. K=0,1,2,3.

Бўл кезде ќлсылєан нїкте интенсифтігі максимум болып , толќынныѕ дамплатудалары бір-біріне ќосылып жарыќ интенсифтігін арттырады.

Сол їшін ол жерде жарыќталыну энергиясымен тыєыздыєыныѕ

Егер оптикалыќ айырма ▲- жартылай тоќын ўзындыєына теѕ болып, шыќса Δ=r₁-r₂=(2k+1) онда минимумдар шарты орындалады . Амплетуда бір-біріне керісінше келіп бір-бірін жояды. Сол їшін мўндай нгїктеде интенсифтік 0-ге айналады , яєни кемиді, кїѕгірт п.б. яєни жарыќталыну болмайды . Ал мўндай ќўбылыс жарыќ жиілігінесјйкес , ґзгеріп тўрады.

Δ=r₁-r₂=kλ.

Мўндай кездегі жарыќ толќынныѕ ќорытынды суперпозициялыќ амплетудалары параллелограмм немесе косинустар теоремасымен табылады.

A_Ќорыт=A+ A+2A₁ A₂cos δ? .

Егер сґзбен +1-ге теѕ болса , онда ▲-ѕ ґзі онда, бўл кезде тербелістердіѕ кїшейюі пайда болады. Ал егерде 1-ге теѕ болса, онда. Бўл кезде тербелістердіѕ кемейюі пайда болады.

Фазалар айырмасымен жарыќ жолыныѕ ґзара айырмасы. δ? = Δ=(r_1-r₂).

Ќашан +1 пайда болуы ќашан –1 пайда болуы. +1 болуы їшін б=0,

т.с.с. болса, +1 болады. –1 болуы їшін фазалар айырмасы 3П, 7П, 9П болуы керек . Онда амплитудалар ґзара айыру болады.

3. 
   Егерде жарыќ кґздерінен экранєа дейінгі араќашыќтыќ S₁ мен S₂ арасындаєы араќашыќтыќтан їлкен болса, L>>D=S₁-S₂ онда Δ оптик жолдыѕ айырмасы Δ=r₁-r₂=D sinθ бўл жердегі θ-тїсу бўрышы.
   

n-ніѕ 0-ден кейінгі мјндерінде 2 жаєындада, максимал мјндерініѕ симметриялы кемейіп баратын мјндерініѕ симметриялы кемейіп баратын мјндері орналасады. Бўл кґрініс Фраунгофер дифракциялыќ арќылы алынєан кґрініс. Кїѕгірт жеріндегі D sin θ=(n+) λ.

Кґршілес 2 жарыќтыѕ араќашыќтыєын табу формуласы. Ол араќашыќтыќты х деп аламыз. Х= себебі sin θ=

Лекция № 5

Таќырыбы: Жарыќ дифракциясы

Жоспар:

1. Гюйгенс-Френель принціпі.

2.Френельдіњ зоналар єдісі.

3.Дифракциялыќ торлар.
Жарыќ дифракциясы деп- жарыќтыњ интерференциялануы нєтижесінде

2-ші жарыќ кµзіне айналысуына айтылады.

Жарыќ дифракциясы деп-толќындардыњ µте кіші тосыќтан не сањылаудан µткендегі немесе µтуіндегі жарыќтыњ т‰зу сызыќ бойынша таралу зањынан ауытќуына арќылы.

Дифракция байќауы немесе ж‰руі ‰шін толыќ немесе сањылау µлшемдері оѓан т‰сіп жатќан жарыќтыќтыњ толќын ±зындыѓына тењ немесе кіші болуына тењ.

1. 
   Жарыќтыњ тосыќ немесе сањылау арќасында да пайда болу ќ±былысын бірінші болып Гюйгенс,ал Френель жарыќтыњ толќындыќ ќасиеті барын айтты.Сонда толќындыќ беттіњ алдынѓы жаѓындаѓы єрбір н‰ктедегі тербелістерді табу ‰шін Френель зоналар тєсілін ќолдады. Сонымен Гюйгенс-Френель принціпі бойынша толќын жетіп барѓан кењістіктіњ єрбір н‰ктесі жањадан пайда болѓан толќындар кµзі болып, олар µзара когерент.
   

2. 
   Егер жарыќ толќыны т‰сіретін єсері сфералыќ бетті сигменттер мен дµњге зоналарѓа бµледі де кµршілес зоналардыњ сєйкес шеттерініњ н‰ктесінен ќашыќтыќтарыныњ айырымы жарты толќын ±зындыѓына тењ болады.
   

Сонда жарыќтыњ бір текті ортада т‰зу сызыќ бойымен таралуы элементар толќындар интерференніњ нєтижесінде пайда болѓанекен. Жарыќ еркін таралѓанда, яѓни толќын бетті шексіз ‰лкен болѓанда барлыќ Френейль зоналары еркін болып баќылаушыныњ кµзіне симетриялы болып кµрінеді де жарыќ т‰зу бойымен таралып жатќан сияќты болады. Егер толќын беті шекараланѓан болса, онда жарыќтыњ бетімен таралу зањы б±зылып дифракция ќ±былысын ж‰зеге келтіреді. Сонда дифракцияныњ 3- ші аныќтамасы болып жарыќт‰зу сызыќтан таралуы ќ±былысын айтады.

Себебі олар бір бірінен кемиді яѓни ж±тады. Ал таќ зонасиса онда с н‰ктесіндегі жарыќ к‰шейеді. Себебі олар µзара тоѓысып бір-бірімен ќосала отырып µз векторыныњ баѓытын саќтап ќалады. Соныњ ‰шін бір сєуле 2-ші бір сєуле арќылы µткенде єрќайсысы µз єсерін тигізіп µтеді де, біраќ бір-біріне ешќандай тосќындыќ кµрсетпейді. Соныњ ‰шін бір сањылаудан тараѓан бірнеше сєуле кµмегімен єрт‰рлі денелерді кµре аламыз.

2.ДИФРАКЦИЯЛЫЌ ТОР ДЕП- µзара паралель орналасќан сањылаулар жиындысын айтамыз. МЫС: шыны аќыры бетін бµлгіш машиналар мен араларын бірдей етіп µзара паралель бірнеше сызыќ ж‰ргізілсы сызылѓан к‰нгірт, сызылмаѓан мµлдірден жарыќ жаќсы µтіп ол сызылѓаннан шашырап аз µтеді. Б±л жерде сањылау рольін мµлдір атќарады. Мµлдір аралыќты А екі сызыќ аралыѓын В депбелгілейміз. Онда б±лардан мµлдір беттіњ 2-ші шетінен µтетін паралель сєулелердіњ оптикасыныњ жол айырымы

Сонымен сањылау µте кµп дифракциялыќ торѓа монохромат жарыќ шоѓы т‰ссе жинаѓыш мензаныњ фокус жазыќтыѓында аралыќтары µте енсіз жолаќтар. Ал торѓа аќ жарыќ т‰ссе , орталыќ жолаѓында ешнєрсе болмайды, яѓни ашыќ болатын .

Жоспары:

3. 
   Френель зоналары
   

Фраунгофер дифракциясы немесе паралель сјулелер деп жазыќ толќынныѕ дифракциясына айтылады .Жарыќ бґгетке паралель тїсу їшін бґгет жарыќ кґзінен ґте алыс болуы керек.Осы шарт арќылы таралатын дифранцияланатын болса ,оларєа Фраунгофер дифракциясы делінеді.

А-тар саѕылаудан паралель сјулелердіѕ бір бґлігі ґтіп, оныѕ тербелістері оныѕ мм бір-бірінен ќашыќтыєы болєан толќын деп Френель зоналарына бґліп, экранєа кїѕгірт жарыќ болып, центрден ўзаќтаєан сайын одардыѕ жарыќталынуы бјсеѕдеп барады. А-саѕылаулардан ґткен екі шеткі сјуленіѕ оптикалыќ жолыныѕ айырымы sin :

Саѕылауларєа шетін Френель зоналар саны n болса ,ол тек їлгіге тјуелді болып, a sin =2n=n; Ж±п саны їшін n=2 минимум шарты байќалады. Егер n=1,3,5 таќ сандар болса, онда аsin=(2n+1)с-нїктедегі интерференцияныѕ жарыќ максимум шартына . Егер а-ны кемітсек жарыќтану экран бойынша бірдей болуєа ±мтылады.

Кеѕістік топдаєыдифракциалыќ ќїбылыстар 1912 жылы неміс Физігі М.Лауэ (1879-1960) дифракциялыќ ќ±былысды зерттей отырып рентген сјулелері электромагниттік толќындардыѕ бірі екендігін

аныќтады. =10м(1А) болєан толќын кристалдардан ґткенде, дифракциялыќ ќїбылыс пайда болады,себебі атом ґлшемдері 1А-єа теѕ болып, олар дифракциялыќ топ ќызметін атќарады . Кристал бетінде дифакциялыќ кґрініс пайда болады деп Лауэ математикалыќ т±жырым шыєарєан, соѕ 1913 ж аєылшын кристалографтары У.Х. Брэгг баласы У.А. Брэгг пен совет физігі Ю.В. Вумфтар ґздерініѕ рентген сјулелер дифракциясын ±сынды. =2dsin=к1

Вульф Брэггер формуласы. к=1,2,3, бїл сјулелер ґзара ќосылып,-бїтін болса , максимум ал таќ болса максимум шарты орындалады. Бїл јдіс рентген сјулелерініѕ спектр немесе кристалдыѕ ќўрылымын зерттеуге мїмкіндік береді. Оєан рентген ќўрылымдыќ анализ деп атады.Б±л јдіспен кез келген заттыѕ ќўрлысын е-лер мен п-дер дифракциясы арќылы зерттейді.

1. Жоспары

2. Линзалар жјне оларда кескін алу.

3.Линзаныѕ оптикалыќ кїші.

4.Жўќа линза формуласы.

Ыєысу бўрышы = .

Х=паралель пластинкада ґтетін сјуле жолыныѕ ыєысуы.

1.Бўйым немесе нјрсе линзада линза центірімен 1-ші факус аралыєында болса онда кескіе жалєан їлкеиген 2-ші жаќтаєы факустыѕ арќасында жаиєасќан болады.

D2. Егер нјрсе 1-ші жјне 2-ші факус аралыќ арасында жаиєасќан болса,онда кескін шын F3.Егер d>2F болса онда кескін шын, тґѕкерілген , кішіреиген болады. Линзаныѕ 2жаєындаєы 2F аралыєында жайлы, бўлар фото апаратарында ќолданылады.

4.Еегер нјрсе 1- фокус аралыєы неќўрлым жаќын орналасса, оныѕ кескіні сол єўрлым їлкен болады. Ол ўзаќ орналасадыда кескін кішірейеді.

5.Нјрселердіѕ їлкеиген шын кескін алу їшін ол8-формулада 2-ленген аралыќта болуы шарт .

шашыранќы линзаларда алынатын кескіндер јр уаќытта жалєан тўрса кішіриген болады. Линзалардыѕ бўл бас ґсьіне жатќан нјрсеніѕ еш уаќытта кескін алуєа болмайды.

3. 
   
   жүктеу/скачать 3.8 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: