Волновая оптика - Калитеевский Н.И.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка):
22. В чем заключается метод векторных диаграмм в применении к задачам дифракции? Разберите таким способом дифракцию света на круглом отверстии и крае экрана.
23. Сформулируйте основное условие перехода от волновой к геометрической оптике. Как нужно выбрать условия опыта, чтобы проявилась волновая природа света?
24. Получите уравнение эйконала и рассмотрите пример его использования для описания искривления лучей в оптически неоднородной среде.
25. Как можно ввести понятие луча в волновой оптике? Как объясняется принцип Ферма в электромагнитной теории?
26. Какие пучки света называются гауссовыми? Разберите принципы и методы решения задач по построению изображений в гауссовой оптике.
27 . Каковы должны быть экспериментальные условия для наб-
людения дифракции Фраунгофера? света на узкой щели.
28 . Рассмотрите дифракцию света на прямоугольном и круглом
отверстии. При каких измерениях необходимо учитывать эти явления?
29. Разберите понятие дифракционной расходимости и проведите оценки этого явления для лазера и теплового источника света.
458
30 . Рассмотрите дифракцию на правильной структуре щелей. Получите формулу для интенсивности света после прохождения амплитудной дифракционной решетки.
31. Получите выражение для дисперсии дифракционной решетки и призмы.
32. Опишите дифракцию света на двухмерной и трехмерной структуре. Почему трехмерная решетка является узкополосным фильтром? Где используется это явление?
33. Введите понятие разрешающей силы спектральных приборов и получите выражение для разрешающей силы дифракционной решетки. Какие условия опыта ограничивают возможность достижения теоретической разрешающей силы дифракционной решетки?
34. В чем заключается критерий Рэлея и какие возможности имеются для повышения разрешающей силы выше этого критерия? Что такое аппаратная функция спектрального прибора?
35. Разрешающая сила телескопа. Для чего нужен большой диаметр объектива? Как можно превысить разрешающую силу телескопа, оцененную по критерию Рэлея?
36. Оцените разрешающую силу микроскопа при когерентном и некогерентном освещении объекта.
37. Сформулируйте физический принцип возникновения основных ошибок оптических систем (астигматизм, сферическая и хроматическая аберрации). Как можно с ними бороться?
38. Что такое голограмма точки? Как, используя это явление, истолковать механизм получения и восстановления голограммы?
39. Изложите идею получения и восстановления объемных голограмм по методу Ю. Н. Денисюка.
Главы VII - VIII
1. Как движение Земли влияет на оптические явления в астрономических наблюдениях Ремера (затмения спутников Юпитера) и Брэдли (аберрация звезд)?
2. Изложите идею опыта Майкельсона—Морли . Почему предложенное Лоренцем объяснение отрицательного результата этого опыта нельзя считать удовлетворительным?
3. Сформулируйте постулаты Эйнштейна и охарактеризуйте
459
их значение в специальной теории относительности.
4. Приведите релятивистское объяснение результатов опыта Физо по распространению света в движущейся воде.
5. В чем заключается главное отличие эффекта Доплера для оптических и акустических волн?
6 . Получите выражение для поперечного эффекта Доплера. В чем заключаются трудности его экспериментального осуществления?
7. В чем заключается эффект Саньяка и какие приложения он получил при использовании лазеров?
8. Сформулируйте принципы современной динамики специальной теории относительности.
9 . Что такое испускательная способность тел? Как связана она с плотностью энергии равновесного излучения?
10. Вспомните что такое поглощательная способность и абсолютно черное тело. В чем заключается закон Кирхгофа?
11. Сформулируйте законы абсолютно черного тела. Получите их выражение из термодинамической формулы Вина.
12. Охарактеризуйте приложение законов абсолютно черного тела для определения температуры тел и эффективности источников света.
13 . Сформулируйте идею формулы Рэлея—Джинса и укажите, в чем она противоречит опыту.
14. Как получается формула Планка из представлений о квантовании энергии осциллятора?
15. Сформулируйте идею вывода формулы Планка по Эйнштейну . Что такое вынужденное излучение и почему возникли принципиальные трудности обнаружения его в оптическом диапазоне?
16. Опишите исходные опыты по фотоэффекту. Какие получаются основные соотношения и почему они противоречат классической физике?
17. В чем заключается объяснение фотоэффекта по квантовой теории?
18. Как определить постоянную Планка из данных по фотоэффекту? Какие еще существуют методы определения этой константы?
19. Сформулируйте основные свойства фотона.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, после реализации новаторских идей Планка, Эйнштейна и других выдающихся физиков начала XX в. широкое распространение получила физика фотонов, или квантовая оптика, объясняющая ряд явлений, истолкование которых было затруднительно в рамках электромагнитной теории света.
Естественно, что возник вопрос о соотношении между двумя теориями света. Довольно быстро выявилась неразумность противопоставления электромагнитной теории света и фотонной физики. Оказалось, что описание волновых свойств света (интерференция, дифракция и сопутствующие им явления) по-прежнему целесообразно проводить в рамках электромагнитной теории, тогда как некоторые энергетические характеристики излучения полностью описываются фотонной физикой. Существует переходная область явлений - давление света, эффект Доплера и некоторые другие, - которую можно просто истолковать в рамках как той, так и другой теории. Характерно, что учет релятивистских эффектов обязателен и в электромагнитной теории, и в фотонной физике.
