“Физика жєне математика” факультеті

3 Оптикалыќ кїш

H-кескінніѕ биіктігі h-нјрселерініѕ биіктігі.

F- Нјрселердіѕ кескіндерініѕ линзаларыныѕ ортасындаєы араќашыќтыєы.
Кґзілдірік жјне оныѕ оптик кїші.

Олар адам кґзілдірігі ауытќыуы тїзетуде істетіледі.

Жаќынан кґргіштік деп - Адам кґзініѕ фокус аралыєы ќысќарып ќалуына аитылады. Оны орына келтіру їшін оиыс линзалы кґзілдірік паидаланылады.

Алыстан кґргіштік ауытќу деп- Адам кґзініѕ фокус араќашыќтыќ їлкеиіп кетуінен аитады. Оларды орнына келтіру їшін дґѕес линзалы кґзілдірік ќолданылады.

Кґзілдіріктіњ оптикалыќ кїштері.

L-еѕ жаќсы кґру аралыєы немесе нормал кґздердіѕ араќашыќтыєы ол 25тўрады.

Dадам кґзініѕ оптик F-і , ал кішкене

d-адам кґзініѕ нјрсені немесе кітапты ґз кґзін зорыќтырып кґрсететін араќашыќтыќ.

D-кґздік оптик кїші.

1. 
   ортаќ бґлім тауып табу.
   
2. 
   2 жаєдайда табу.
   

Жоспары:

1. 
   Табиєи жарыќ.
   
2. 
   Тербеліс жарыќтыєы.
   
3. 
   Жазыќ поляризацияланєан жарыќ.
   
4. 
   Элипстік поляризация.
   
5. 
   Дґѕгелектік поляризация.
   
6. 
   Поляроид.
   

Поляризация деп –электр ґрісімен таралу баєытына сјйкес келген жарыќты ґткізбейтін дене структурасына тїсіп ќалу кїйіне айтылады.

Табиєи жарыќ деп электр ґрісімен магнит ґрісініѕ берігіп барлыќ баѓытта бірдей интенсивтікпен таралып туруына айтылады. Ал кейбір жаєдайда жарыќ талќыны тек белгілі бір баєытта єана тербелуі мїмкін бўларєа поляризацияланєан жарыќ дейді. Олар тек электр ґрісініѕ толќындарынан турады.яєни ол электр ґрісініѕ толќындарынан турады.Яєни ол электр ґрісі толќындарынан турады.

Тјрбеліс жазыєы деп. ґрісі векторыныѕ тјрбеліс баєытымен тербелістер таралатын баєыт арќылы ґтетін жазыќтыќќа айтылады.

Мысалы: Жарыќ турмалин пластикасына ґткенде поляризацияланады, тек Е белгілі бір жазыќтыќта єана тербеледі.

Эллипістік поляризация деп пластинкадан шыќќан жарыќ толќынныѕ ±шы эллипс сызыєын сызуына айтылады.

Дґѕгелек поллризация деп пластинадан шыќќан жарыќ толќыныныѕ ±шы шеѕбер бойымен сызылєанына айтылады.

Поляризациялаушы ќабыќшаєа айтылады.Мыс: целлулоид ќабыќшасыныѕ бетіне беркеллкі баєыта кїкірт ќышќылына малынєан иодты хинин кристалдарын жаєын одан жарыќ сјулесін ґткізсек ќабыќшаныѕ арќасында тўрєан экранда поляризацияланєан сјулені байќаймыз.1-ші поляроидтан тек ќана Е-ѕ тербелісініѕ векторы ґте алады, В ґтпейді. 2-ші 90⁰-ќа бурєанда ол жерде Е ґтпейді В -ґтпейді соныѕ їшін экранда ќараѕєылыќ пайда болады.

Егерде ќайтадан бір-біріне сєйкес келтірсек жєне ќайтадан Е ґтеді сонда Е ґтсе жарыќ пайда болады.

В ґтсе ќараѕєылыќ. Б±дан жарыќтыѕ кґлденеѕ толќын екендігі шыєады. Ґтіп жатќан сјуленіѕ јнергиясы. Е –ѕ. ж/е. В-ѕ. квадратына сєйкес келеді:

Лекция № 9

Таќырыбы: Жарыќтыѕ дисперсиясы.

1.Ќалыпты дисперсия

2.Аномальды дисперсия

3.Жарыќтыќ жўтылуы жјне шашырауы

Дисперсия сґзініѕ маєынасы шашамын деген маєынаєа ие.Грек тілінен алынєан . Жарыќтыѕ дисперсиясы деп – жарыќтыѕ ортаныѕ сындыру кґрсеткішіне немесе жарыќтыѕ сындыру кґрсеткішін жарыќ тїйіндісіне байланысына айтыла-

4. ды .Ол байланыстыѕ жарыќтыѕ толќын ўзындыќтарына жјне жиіліктеріне тјуелді болады .Егер аќ сјуле немесе жарыќ призмаєа тїскенде 7 тїрлі топ ±зындыќќа (жїйелікке) ажыралады .

Єрбір жиіліктегі немесе толќын ўзындыќтаєы жарыќ сјулесі ґз тїсіне ие болады.

Жарыќ дисперсиалдыќ механизімі.

Электрон магниттік толќындар заттарєа тїскенде айнымалы электр ґрісі векторы заттаєы атомдар электрондарды тербетеді.

Ал жарыќ тїскен ,электрондар еріксіз тербеледі .Сондаєы квази немесе ќалыпты серпімделеді, айналаєа жарыќ толќындарын тартады . Егер тїрлі жиілікті немесе бір тїсті болса ондай сјулеге монохроматты сјуле дейіледі . Толыќ ўзындыќ ортаныѕ сындыру кґрсеткішімен байланысты екенін бірінші болып 1972ж Ньютон зерттеген.

Аномальды дисперсия деп –толќын ўзындыєы ќысќарєанда жилігі артып жјне де енініѕ заттыќ сындыру кґрсеткіші кеѕінен айтылады . Ал берілген заттыѕ дисперсиясы деп – заттыѕ сыну кґрсеткішініѕ толќын ўзындыєына ќатынасына айтылады .

Жарыќтыѕ жўтылуы деп –жарыќ толќыны энергиясыныѕ затќа енуіндегі кеѕінен айтылады .

Јдетте заттыѕ жўтынуы коэффициенті спектр фотометірдіѕ кґмегімен аныќталады жарыќ жўтылу коэффициентініѕ толєамдыќ салты деп – оныѕ заттан ґткенде толќын ўзындыќтан сол сияќты јрекет жўтылуына айтылєанда жарыќты мґлдір болмаєан заттар жўтады .Ал мґлдір денелер шашыратады .Соныѕ їшін ерітінділердегі заттардыѕ концентрациасы Бугер -Ламберт -Бер заѕына негізделіп фотометірлік јдіспен табылады.

Лекция № 10

Таќырыбы: Сјулелік оптика заѕдары.

Жоспары

2.Сјулелік оптика заѕдары

1.Жарыќтыѕ тїзу сызыќты таралуын.

2. Жарыќтыѕ айнаны немесе жылтыр беттен шаєылуын.

3. Жарыќтыѕ кїѕгірт беттен шашыранды шаєылуы.

4. Жарыќтыѕ шаєылуын.

5. Жарыќтыѕ сынуын.

6. Жарыќтыѕ толыќ ішкі шаєылуын.

7. Жарыќтыѕ жазыќ пластина арќылы ґтуін.

8.Линза ўєымына кіріспе бере алуын.

9.Линзаныѕ фокусы фокус ќашыќтыќ аныќтыєында істетіледі.

Жарыќтыѕ электро магниттік теориялары негізінде (Максвел теѕдеуі) жарыќ сјулелері сызыќ бойын ол арќылы жарыќ толќыны емес энергиясы таралады деп ўєымєа сїйене отырып жјне шектелген жаєдайларда толќын ўзындыєын нґлге теѕестіре отырып ќарапайым ережелерді алу мїмкін. Бўл ережелерді 4 негізгі сјулелік оптика заѕдары арќылы ќарастырылады. Олар:

1. 
   Жарыќтыѕ біртекті ортада тїзу сызыќ бойымен таралу заѕы .
   
2. 
   Жарыќ шаќтарыныѕ тјуелсіздік заѕы немесе олардыѕ ґзара бір-бірімен кездескенде бір-біріне ыќпалын тигізу заѕы.
   

4.Жарыќтыѕ екі молдір орталар шекарасындаєы сыну заѕы.

Бўл заѕдар жарыќтыѕ электро магниттік табиєаты туралы ўєымынан алдын ашылєан бірінші заѕды б.з.д. ґмір сїрген Аристотель, Евклид, Птоломей жјне басќа да єалымдарєа мјлім болєан. Ал сыну заѕын XVII є ґмір сїрген Снелюс жјне Декарт ашќан .

Жарыќ сјулесініѕ тїзу сызыєы: Бўйымды немесе нјрсені жарыќ кґзімен тартылєанда оныѕ кескінініѕ пішіні бўйым конторлыќ сјулелік ортаныѕ праекциясына сайкес келумен белгіленеді .Бўл заѕ тереѕ пікірге ие. Тїзу сызыќ ўєымы тјжірибе жїзінде таєайындалєан.Бўл заѕ сјулелік оптика деп аталады.

Евклидтіѕ (Б.з.д 300 ж алдын жасаєан) шыєармаларында кездеседі. Егер денені жарыќ кґзімен тартылса оныѕ кескіні кґмескі кескін болып шыєады.Себебі ,оныѕ шеттеріндегі нїктеден жарыќ кґзініѕ сјулесі тїспейді. Аныќ кґлеѕке мен кґмескі кґлеѕке жарыќтыѕ тїзу сызыќты таралуындаєы астраномиялыќ кґріністеріндегі бір планетаныѕ басќа планетаєа кґлеѕкесімен ќалуы арќылы кґре аламыз. Мысалы:Айдыѕ тўтылуы дегенде айдыѕ жер кґлеѕкесіндегі ай беті бойынша орын ауыстырады да ай тўтылуы деп аталушы бірнеше фаза арќылы ґтеді. Жарыќ сјулесініѕ тїзу сызыќтарыныѕ таралу заѕын оптикалыќ приборларды(конструкциялауда) ќўрастыруларда жјне есептеулерді яєни инструментальдыќ оптикада ќолданылады. Бір нїктеден шыєатын шашыранды сјуле шыєарып гомоцентрлік сјуле шыєаруы тиімді. Олардыѕ оптикалыќ жїйе жјрдемінде ќайтадан жиналып болады. Жиналєан сјуленіѕ ќиылысќан нїктесі сјуле шыєарушы нїктеніѕ шын кескіні болады. Оптикалыќ жїйе жїзеге келтіретін сызыќ бўйымыныѕ кескіні оныѕ орталыќ оптикасыныѕ жїйеге кіру кґзі орталыєында болады.

Жарыќ сјулелерініѕ таралуыныѕ тјуелсіздігі.

Тјжірибе жарыќ шоєырларын бір-бірінен кесіп ґткенде олардыѕ ешќандай ґзгеріске тїспейтіндігін кґрсетеді, басќа сґзбен айтќанда бір сјуле шоєырын тудыратын јсер басќа шоєырдыѕ тјуелсіздігі электродинамика теѕдеуініѕ сызыќтылыєынан келіп шыєады. Бўл заѕ тек вакуле їшін єана дўрыс болады. Ал заты сјуле шоєырлары їшін єана дўрыс болады.

Оптикалыќ ќасиеті сјуле интенсивтігімен байланыссыз болєан орта сызыќты орта деп аталады.

Лекция № 11

Таќырыбы: Вавилов – Черенков сјуле шыєаруы.

Жоспары.

1. 
   Люминесценция.
   
2. 
   Люминесценсия тїрлері.
   
3. 
   Фотолюминесценция.
   
4. 
   Флоуресценция
   
5. 
   Фосфоресценция.
   
6. 
   Вавилов – Черенков сјуле шыєаруы.
   
7. 
   Люминесценцияныѕ ќолданылуы.
   

Совет физігі Черенков СССР ЄА- ѕ 1934 ж. Вавиловтыѕ басшылыєымен жїргізілген эксперименттерінде электрон жарыќтыѕ фазалыќ жылдамдыєымен їлкен тўраќты жылдамдыќпен ќозєалєанда жарыќ толќыны пайда болєанын аныќтайды. Осылайша їлкен жылдамдыќпен ќозєалєанда шыќќан жарыќ Вавилов – Черенков жарыєы деп аталады. Черенков радийден шыќќан Ј- сјулелері ґткенде ерітіндініѕ жарыќ шыєуын байќайды. Мўны Вавилов жарыќ табиєаты жаєынан люминесценцияєа жатпайтындыєын аныќтайды. Сґйтіп Ј- сјуле сўйыќтан ґткенде байќалатын бўл жарыќты Ј- сјулелер јсерінен сўйыќтыѕ атомдарынан бґлініп шыќќан шапшаѕ электрондар шыєаратыны дјлелденді. Бўл жарыќтыѕ ерекшелігі ол тек бір баєытта алєа ќарай ќозєалады. Мўны теория жїзінде 1937 ж. Франк жјне Томм аныќтаєан.

Электронныѕ жылдамдыєы фазалар жылдамдыєынан їлкен болєан кезде Вавилов – Черенков жарыєы пайда болады.

СоныменВавилов – Черенков эффектісін тек электрондар єана емес басќа де зарядталєан шапшаѕ элементар бґлшектер ќозєалєанда да пайда болады. Бўл кезде бґлшектіѕ жылдамдыєын, зарядын аныќтауєа болады.

Люминесценцияныѕ ќолданылуы.

Люминесценция єылым мен техникасынныѕ тїрлі салаларында ќолданылады. Мысалы: люминесценция ќўбылысы жарќырауыќ экрандары бар јртїрлі приборларда осциллографтарда, телевизорда, электронды сјулелік тїтіктерде, жарќырауыќ шкаласы бар ґлшеуіш ќўралда, арнаулы жарыќ кґзінде люминесценция ќўбылысы заттыѕ ќасиеттерін зерттеу їшін де ќолданылады. Люминисцентентік лампаны Вавилов ойлап тапќан.

Люминесценция тїрлері.

Сырттан тїсірілген жарыќ јсерінен кейбір денелер ґздері ќызбай – аќ жарыќ шаєарады. Сондаєы шыќќан жарыќ тербелістері, жиілігі оныѕ ќыздырушы жарыќ тербелістері жиілігінен ґзгеше болады. Мўндай ќўбылыс фотолюминесценция деп аталады. Денелер ќызбай – аќ басќа себептен жарыќ шыєаруы люминесценция деп аталады. Сґйтіп люминесценция кезінде дене бетіне тїскен жарыќты жўтады. Сонда 1 фотон жўтылєанда, бер фотон ўшып шыєатын болатын. Јрине жўтылєан фотон энергиясы ўшып шыќќан фотон энергиясына заттыѕ ішінде энергияныѕ басќа тїрлеріне айналады. Олай болса, энергияныѕ саќталу заѕы бойынша ₀= жјне Егер A>0 < немесе > ₀. бўл стокс .

Бўл ќатар заттардыѕ жарыќ шыєаруы ќоздырєышы жарыќ јсері тоќтауымен бірге тоќталады. Фотолюминесценцияныѕ бўл тїрі флоуресценция деп аталады. Егер сыртќы јсер тоќталєан соѕ да біраз уаќыт жарыќ шыєарып тўратын заттар бар. Јртїрлі заттыѕ осындай јсері соѕынан жарыќ шыєаруы тїрліше болады. Секундтыќ, миллиардтыќ їлесіне бірнеше саєаттќа тіпті тјулікке созылылады. Люминесценцияны ќоздырушы жарыќ јсері тоќтаєан соѕ кґзбен кґрерлік уаќыт созылатын тїрі фосфоросценция деп аталады. Фосфорослар жарыќты катод сјулесі тїскенде шыєарады. Жјне катодяю- я деп аталады. Егер кейбір заттар рентген сјулесініѕ јсерінен жарыќ шыєарады. Мўны радиолюменисценция деп аталады. Бір сыпыра зат ґзінде жїріп жатќан химиялыќ реакциялар салдарынан жарыќ шыєарады. Бўл ќўбылысты хемилюмененсценция деп аталады. Кейбір балыќтыѕ, бактерияныѕ жарыќ шыєаруы биолюминесценция деп аталады.

Лекция № 12

Таќырыбы:Жарыќтыѕ кванттыќ теорияларыныѕ пайда болуы.

Жоспары

1.Кванттыќ сјуле.

2.Абсолют ќара дененіѕ сјулелену спектрі.

3.Температураныѕ ґсуіне байланысты сјуленіѕ максимал мјні.
Стефан- Больцман жјне Вин заѕдары абсолют ќара дене спектріндегі энергияныѕ таралуын тїсіндіре алмайды оны классикалыќ физикада нјтижеде ала алмады. Мўны 1900ж неміс физигі М. Планк жаѕа теориялыќ пікірмен шешуді ўсынды. Ол жарыќтыѕ їздік-їздік белгілі бір мґлшерде энергия порциялы немесе энергия квантты тїрінде шыєады деген пікірмен жарыќ јрбір кванттыќ энергияны Е_кв= nv=.
Ол абсолют ќара дененіѕ сјуле шыєарєыштыќ ќабылетініѕ толќын ўзындыќќа жјне терератураєа тјуелділігін дўрыс кґрсететін жаѕа формула ќорытып шыєарады яєни
Ч
Осы формула онша ыєысу сызыќтарын толыќ зерттеп сипаттай алады. Сонымен абсолют ќара дене спектрлерде энергияныѕ јр тїрлі температураєа сјйкес таралуын зерттеу мынадай заѕдылыќтарды ќорытындылауєа мїмкіндік береді. Абсалют ќара дененіѕ сјулелену спектрі тўтас спектр осы келеді, сјуле-у спектріндегі энергияныѕ таралуы толќын ўзындыќќа тјуелді болады. Себебі толќын ўзындыєы артќан сайын оєан с/с энегетикалыќ жарќыраулардыѕ спектрлік тыєыздыєы артып максимум мјніне жеткеннен соѕ ќайта кеми бастайды. Температураныѕ ґсуіне бай-ы сјуле-ѕ максимал мјні -тыѕ ќысќа жаєына ќарай ыєысады. Сонда Стефан-Больцман жјне Вин заѕдары Планк заѕдарыныѕ дербес тїрлері болєаны їшін оларды Планк формулаларыныѕ негізінде ќорытамыз.

R= 5,67 * 10^-8Д 24/м²к⁴

Вин заѕдылыєы Т
Кирхгофтыѕ келтіруініѕ Планк функциясымен байланысын Релей- Жинс тапќан

Сјулелену энергияныѕ шыєарып отырушы осциляторы басќарудыѕ кванттыќ заѕы.

Е_vт=
Сјулелену энергияныѕ кґлемдік спекторлыќ тыєыздыєы.
C
U_dT =

Ќазіргі уаќытта оссиляторлар жиілікті энергияны мына формуламен аныќтайды.

Жоспары:

1. 
   Сыртќы фотоэффект ќўбылысы.
   
2. 
   Фотоэффекттіѕ ќызыл шегі.
   
3. 
   Ішкі фотоэффект.
   

Электромагниттік толќындарды неміс єалымы Г.Герц 1887ж табылєан электр ўшќындары вибратор саѕылауына ультра кїлгін сјулелермен жарыќ тїсіргенде ондай электр ўшќындарыныѕ жјне де кґбейіп электр разрядыныѕ кїшейетіндігін 1-і болып ашќан. Бўл ќўбылысты єалымдардан арай зерттеп теріс зарядталєан таза мырыш пластинасына ультра кїлгін сјулесін тїсіргенде оныѕ теріс заряды кеміп бірте-бірте оѕ зарядын байќаєан. Бўл ќўбылыс заттыѕ бетіне жарыќ тїсірілсе ол заттыѕ электрондары бґлініп шыєатынын нјтижесі екендігін аныќтаєан жјне бўл ќўбылысќа фотоэлектрлік немесе фотоэффект ќўбылысы деп атады.

1888ж бўл ќўбылысты орыс физигі А.Г.Столетов тереѕірек зерттеп ќўбылысќа сыртќы фотоэффект деп атады. Ол ґзініѕ анод жјне катодтан тўратын вакумды тїтікшесін ток кґзімен жјне катодќа жарыќ сјулесін тїсіргенде фототок жјне электрондар аєыны шыєып тізбектегі ток кїшініѕ артуын кґрсетеді.
У_ф= F(U_т)

А_шыєу =eU_т=mδ²max

2

n-к-тан бір бірлік уаќытта шыєатын е-саны.

Катод пен анод арасындаєы кернеу 0 болєан жаєдайда фототок жїзеге келіп тўрады. Себебі электронныѕ бастапќы v-єы 0 болєаны їшін металдан немесе катодтан шыєу А-на теѕ болєан кинематикалыќ энергияєа ие болып тўруынан. Соныѕ їшін катодты 0-ге айналдыру жолында катод пен анод арасына тежеуші немесе теріс кернеу беріледі. Осы ґзгерістер арќылы Столетов ґзініѕ 3 заѕын шыєарды.

1-заѕы. Фотоэлектронныѕ алєашќы максимал v-ры фотокатодќа тїскен жарыќтыѕ интенсивтігіне тјуелді болмай тек жарыќтыѕ тербеліс жиілігіне єана байланысты аныќталады.

1.Эйнштейн теѕдеуі.

2.Фотон жјне оныѕ массасы.

3.Фотон энергиясы.

ћV =А_шыѓу+me с_c²

2

А_шыѓу =еU. Ћ V_min>А V_min

Яєни

c² c²

Бўл ґлшеулер фотонныѕ массасы шамамен 10^-35 екендігін білдіреді.
Фотон импульсі Р_ор=m_op*c= = =C*T=

Фотон импульсі жарыќ сјулесімен баєыттас болады. Жарыќ интенсивтігі ґте жоєары болса, онда кґп фотонды немесе сызыќсыз фотоэффект ќўбылысы жїзеге келеді. Сонда металдан бґлініп шыєатын фотоэлектрондар бір єана фотон энергиясынан емес п санды фотондардан алынады.

2. 
   Nћ
   

Сонда жарыќ таралуы кезінде толќындыќ ал заттармен јсерлескенде корпускулалыќ ќасиеттерге ие болады.Онда ол екі жаќтамалылыќ немесе дуализмдік табиєатќа ие болєандыєын кґрсетеді. Мўндай ќасиеттік жарыќтан тыс электрондарда жјне басќа да элементер бґлшектерге тјн елені байќалєан.

элементар бґлшектіѕ жјне электронныѕ екі жаќтамалылыќ табиєатын дифракцияда п болатын кванттыѕ механикалыќ жјрдемінде тїсіндіріледі.

7. 
   
   жүктеу/скачать 3.8 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: