Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Гомонова А.И. -> "Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика " -> 85

Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика - Гомонова А.И.

Гомонова А.И., Драбович К.Н., Макаров В.А., Никитин С.Ю., Полякова М.С. Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика — МГУ, 2001. — 307 c.
Скачать (прямая ссылка): podgotovkakvstupitelexzamenam2001.pdf
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 98 >> Следующая

геометрическая оптика, дающая лишь направление распространения световых
лучей, принцип Гюйгенса-Френеля позволяет найти амплитуду и фазу световой
волны в любой точке пространства. С его помощью Френелю удалось объяснить
дифракцию света на отверстии, на диске, на краю экрана и в других
задачах.
Исследования явлений дифракции отчетливо показывают приближенный характер
законов геометрической оптики. Эти законы выполняются достаточно точно
лишь в том случае, когда поперечные размеры непрозрачных препятствий на
пути распространения света намного больше длины световой волны.
Дифракционная решетка - это пространственная периодическая структура,
период которой соизмерим с длиной световой волны. В простейшем случае
решетка представляет собой систему щелей в
252
Элементы физической оптики
непрозрачном экране (рис. 4.2.3). Если на решетку падает
монохроматическая плоская волна, то дифракционная картина, полученная с
помощью линзы на экране, имеет в результате интерференции света от
различных щелей вид чередующихся светлых и темных полос. При этом угловые
направления на максимумы дифракционной картины опре-Рис. 4.2.3
деляются уравнением:
dsin^-mk. (4.2.2)
Здесь d - период решетки (т.е. расстояние между соседними щелями), ф -
угол между нормалью к решетке и направлением на один
из максимумов дифракционной картины, X - длина световой волны, т - целое
число, называемое порядком дифракционного максимума. Если на решетку
падает белый свет, то решетка разлагает его в спектр. При этом все
максимумы, кроме центрального (т = 0), будут окрашены. Дифракционную
решетку часто используют как спектральный прибор: проводят с ее помощью
измерение длин световых волн и т.п.
Корпускулярные свойства света проявляются в явлениях взаимодействия света
с веществом, в частности, при испускании и поглощении света атомами. В
соответствии с законами квантовой физики атомы способны испускать и
поглощать свет не в любых количествах, а лишь строго определенными
порциями (квантами). Энергия кванта света определяется формулой Планка
Е = hv . (4.2.3)
Здесь v - частота света, h = 6,62-10-34 Дж ¦ с - постоянная Планка.
Фотоэффект. В развитии представлений о природе света важный шаг был
сделан при изучении явления, открытого Герцем в 1887 г. и тщательно
исследованного Столетовым в 1888 г. Это явление, состоящее в испускании
электронов веществом под действием света,
Определения, понятия и законы
253
получило название фотоэффекта. Схема установки для наблюдения фотоэффекта
изображена на рис. 4.2.4. В стеклянный баллон, из которого выкачан
воздух, помещены два электрода. На один из электродов свет поступает
через кварцевое окно, прозрачное не только для видимого, но и для
ультрафиолетового излучения. На электроды подается напряжение, которое
можно менять с помощью потенциометра и измерять вольтметром. Ток в цепи
измеряется миллиамперметром. Типичный график зависимости силы фототока
1 от напряжения между катодом и анодом U изображен на рис.
Исследования, выполненные Столетовым и другими учеными в конце XIX -
начале XX веков, позволили установить следующие законы фотоэффекта:
1) число электронов, испускаемых поверхностью металла, и сила фототока
насыщения пропорциональны освещенности катода;
2) энергия вылетающих при фотоэффекте электронов зависит от частоты
света и вещества катода, но не зависит от освещенности катода;
3) Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта - такая
наименьшая частота (или наибольшая, "красная" длина волны) падающего
света, при которой еще возможен фотоэффект.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Фотон. Объяснение законов
фотоэффекта дал Эйнштейн в 1905 г. Развивая идеи План-
4.2.5.
и
Рис. 4.2.4
Рис. 4.2.5
254
Элементы физической оптики
ка, он предположил, что свет существует в виде элементарных неделимых
порций (фотонов) с энергией, определяемой формулой
(4.2.3). Эйнштейн теоретически обосновал связь между энергией, получаемой
фотоэлектроном при его освобождении светом, и частотой этого света. Он
допустил; что, вся энергия, полученная электроном, доставляется ему
светом в виде определенной порции Av и поглощается им целиком. При этом
электрон не заимствует энергию от атомов катода. Эйнштейн получил для
фотоэффекта уравнение
где mV2/2 - максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов, А -
работа выхода, т.е. энергия, необходимая для удаления электрона из
металла. В 1915 году Милликен экспериментально исследовал зависимость
максимальной энергии электронов, испускаемых металлом при фотоэффекте, от
частоты падающего света и подтвердил уравнение Эйнштейна.
Давление света. Опыты Лебедева по измерению давления света. Важное
свойство света состоит в том, что он оказывает давление на непрозрачные
тела. Из электромагнитной теории Максвелла следует, что сила давления
света определяется формулой
где Р - мощность света, с - скорость света, R - коэффициент отражения,
т.е. отношение интенсивности отраженного света к интенсивности падающего.
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 98 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed