Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс Реш еду ру

Основные свойства линзы

Собирающая линза – это линза, по прохождении которой световой пучок становится сходящимся.
Точка, в которой световой пучок сходится, называется фокусом линзы.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рассеивающая линза – это линза, по прохождении которой световой пучок становится расходящимся.
Точка, из которой световой пучок как бы выходит, назвается мнимым фокусом.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Каждая линза имеет по два фокуса (т.е. по одному с каждой стороны), расстояние от которых до линзы одинаково.
В этом можно убедиться, если направить свет на линзу с противоположной стороны.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Любая прямая, проходящая через оптический центр линзы, называется оптической осью.
Оптическая ось, проходящая через фокусы, называется главной оптической осью , все другие – побочными.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Плоскость, проходящая через фокус и перпендикулярная главной оптической оси, называется фокальной плоскостью.
Точки пересечения ее с побочными осями называются побочными фокусами.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Любой луч, проходящий через линзу, в действителности преломляется дважды на границах раздела двух сред.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Но, для простоты изображения преломление луча в плоскости линзы показывают только один раз.
Точно также луч, проходящий через оптический центр линзы, условно изображают непреломленным.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Каждый луч, падающий на линзу параллельно главной оптической оси, проходит после линзы через ее фокус.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Луч, параллелный побочной оптической оси, после линзы проходит через ее побочный фокус.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рассмотрим дифракцию света на щели.

Выберем направление наблюдения под углом (arphi), тогда границы зон Френеля определяются параллельными плоскостями (волновыми фронтами), расположенными на расстоянии (lambda/2) перпендикулярно направлению наблюдения (рис. (1)а).

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рис. (1). Дифракция света на щели

Если (m=0), то максимум называется , остальные максимумы называются (m) (рис. (1)б).

Дифракция Фраунгофера на дифракционной решётке

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рис. (2). Дифракция света на дифракционной решётке

В дальнейшем выяснилось, что представления о квантах необходимы не только для описания излучения тела, но и для описания поглощения телом электромагнитного (в частности светового) излучения.Исследование явления вырывания электронов из вещества под действием света было проведено русским физиком А. Г. Столетовым. Схема опыта представлена на рис. (1).

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рис. (1). Схема опыта А. Г. Столетова

В вакууме находятся два электрода, на отрицательный направляется пучок света известной частоты. Напряжение на электродах измеряется вольтметром, и его можно менять с помощью переменного резистора. Электроны вылетают с катода и под действием электрического поля летят к аноду, из-за чего в цепи появляется электрический ток, величина которого измеряется амперметром. Было обнаружено, что при увеличении напряжения ток растёт только до какого-то порогового значения — фототока насыщения, а при определённом значении отрицательного напряжения в какой-то момент ток прекращается. На рис. (2) представлены вольт-амперные характеристики экспериментов с разными интенсивностями света.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рис. (2). Зависимость силы тока от напряжения при фотоэффекте

Это явление было названо ().

Экспериментально были установлены следующие законы.

Первый закон фотоэффекта.

Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света, попадающего на катод вещества.

Второй закон фотоэффекта.

Максимальная кинетическая энергия электронов линейно зависит от частоты света, но не зависит от интенсивности света.

Третий закон фотоэффекта.

Для каждого вещества есть минимальная частота света, при которой наблюдается фотоэффект.

Это было названо красной границей фотоэффекта, поскольку красный — это самый длинноволновый свет, который определяет человеческий глаз.

Объяснить это в рамках квантовой физики можно следующим образом. Энергия кванта света тратится на кинетическую энергию электрона и совершение работы выхода электрона (энергия, которая необходима электрону, чтобы «вырваться» из металла):

Тема урока: Линзы. Построение в линзах. Формула тонкой линзы.

дать знания о линзах, их физических свойствах и характеристиках.

II.        Изучение нового материала

Явление преломления света лежит в основе действия линз и многих оптических приборов, служащих для управления световыми пучками и получения оптических изображений.

Линза – это оптическое прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями. Существует два вида линз:

Выпуклые линзы бывают: двояковыпуклыми, плосковыпуклыми, вогнуто выпуклыми.

Выгнутые линзы могут быть: двояковогнутыми, плосковогнутыми, выпукло вогнутыми.

Линзы, у которых середины толще, чем края, называют собирающими, а у которых толще края – рассеивающими (слайды 3,4) .

Пучок света направляют на двояковыпуклую линзу. Наблюдаем собирающее действие такой линзы: каждый луч, падающий на линзу, после преломления ею отклоняется от своего первоначального направления, приближаясь к главной оптической оси.

Описанный опыт естественным образом подводит учащихся к понятиям главного фокуса и фокусного расстояния линзы.

Расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса называют фокусным расстоянием линзы. Обозначают ее буквой F, как и сам фокус (слайды 4-6).

Далее выясняется ход световых лучей через рассеивающую линзу. Аналогичным образом рассматривается вопрос о действии и параметрах рассеивающей линзы. Основываясь на экспериментальных данных, можно сделать вывод: фокус рассеивающей линзы мнимый (слайд 7).

III. Построение в линзах.

Построение линзой изображения предметов, имеющих определённую форму и размеры, получается следующим образом: допустим, линия AB представляет собой объект, находящийся на некотором расстоянии от линзы, значительно превышающем её фокусное расстояние.

От каждой точки предмета через линзу пройдёт  бесчисленное количество лучей, из которых, для наглядности, на рисунке схематически  изображен ход только трёх лучей.

Если предмет находится на бесконечно далёком от линзы расстоянии, то его изображение получается в заднем фокусе линзы F’  до подобия точки.

Если предмет помещён между передним фокусом и двойным фокусным расстоянием, то изображение будет получено за двойным фокусным расстоянием и будет действительным, перевёрнутым и увеличенным.

Если предмет помещён на двойном фокусном расстоянии от линзы, то полученное изображение находится по другую сторону линзы на двойном фокусном расстоянии от неё. Изображение получается действительным, перевёрнутым и равным по величине предмету.

Если предмет приближён к линзе и находится на расстоянии, превышающем двойное фокусное расстояние линзы, то изображение его будет  и расположится за главным фокусом на отрезке между ним и двойным фокусным расстоянием.

Если предмет находится в плоскости переднего главного фокуса линзы, то лучи, пройдя через линзу, пойдут параллельно, и изображение может получиться лишь в бесконечности.

Если предмет поместить на расстоянии, меньшем главного фокусного расстояния, то лучи выйдут из линзы расходящимся пучком, нигде не пересекаясь. Изображение при этом получается , т. е. в данном случае линза работает как лупа.

IV.   Вывод формулы тонкой линзы.

Из подобия заштрихованных треугольников (рис. 70) следует:

– расстояние предмета от линзы; f расстояние от линзы до изображения; фокусное расстояние. Оптическая сила линзы равна:

При расчетах числовые значения действительных величин всегда подставляются со знаком «плюс», а мнимых – со знаком «минус» (слайд 18).

Из подобия заштрихованных треугольников (рис. 71) следует:

V.  Закрепление изученного материала.

  • Почему фокус рассеивающей линзы называется мнимым?
  • Чем отличается действительное изображение точки от мнимого?
  • По какому признаку можно узнать: собирающая эта линза или рассеивающая, если судить только по форме?
  • Назовите свойство выпуклой линзы. (Собирать параллельные лучи в одну точку.)
  • Решение задач №№1064, 1066(Р) (слайды 20,21)

Дом. задание: § 63-65, №1065(Р)

Разработал:учитель МОБУ СОШ д.Уразаево

Для получения отчётливой дифракционной картины лучше
использовать очень маленькие препятствия (например, тонкую проволоку, круглое
отверстие или круглый экран), либо не располагать экран далеко от препятствий.

Однако чаще всего для получения дифракционной
картины и измерения длины волны пользуются специальным прибором, который
называется дифракционной решёткой.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Она представляет собой совокупность большого
числа параллельных штрихов одинаковой формы, нанесённых на плоскую или вогнутую
полированную поверхность на одинаковом расстоянии друг от друга.

Первая дифракционная решётка, сконструированная
американским учёным Риттенхаузом, состояла из параллельного ряда волосков
диаметром около 0,1 мм и длиной 10 мм, натянутых на расстоянии порядка 0,2 мм
один от другого.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Лишь позже немецкий физик Йозеф Фраунгофер
вместо волосков предложил использовать штрихи, наносимые на стекло алмазным
острием. В его первой решётке число штрихов на 1 мм достигало 300.

В настоящее время принято различать отражательные
дифракционные решётки и прозрачные.

В прозрачных дифракционных решётках штрихи
нанесены на прозрачную поверхность (или вырезаются в виде щелей на непрозрачном
экране). Наблюдение ведётся в проходящем свете.

В отражательных решётках штрихи нанесены на
зеркальную (металлическую) поверхность, и наблюдение дифракции ведётся в отражённом
свете.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Если ширина прозрачных щелей (или отражающих
свет полос) равна а и ширина непрозрачных промежутков (или рассеивающих
свет полос) равна b,
то величина, равная d = а + b называется периодом (или
постоянной) решётки. Он показывает, сколько штрихов приходится на один
миллиметр длины решётки:

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рассмотрим элементарную теорию дифракционной
решётки.  Пусть на решётку, постоянная которой равна d, падает плоская монохроматическая волна,
длина которой λ. Из принципа
Гюйгенса следует, что волны, дифрагировавшие на щелях, распространяются за решёткой
по всем направлениям.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Для наблюдения дифракционной картины на экране
между ним и решёткой размещают собирающую линзу таким образом, чтобы экран
находился в фокальной плоскости линзы. Собирающая линза фокусирует на экране
падающие на неё параллельные лучи (вторичные волны).

Допустим, что свет дифрагирует на щелях под
углом φ. Так как щели находятся друг от друга на одинаковых
расстояниях, то разности хода лучей, идущих от двух соседних щелей, для данного
направления будут одинаковыми в пределах всей дифракционной решётки:

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

В зависимости от разности хода между вторичными
волнами, испущенными разными щелями, они интерферируют друг с другом, усиливая
или ослабляя друг друга. В тех направлениях, для которых разность хода равна чётному
числу полуволн, наблюдается интерференционный максимум. В тех же направлениях, где
разность хода равна нечётному числу полуволн, наблюдается интерференционный
минимум. В итоге на экране мы наблюдаем дифракционную картину светлых и тёмных
полос.

Таким образом, в направлениях, для которых углы
удовлетворяют условию

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

наблюдаются главные максимумы дифракционной
картины.

Эту формулу часто называют формулой
дифракционной решётки. В ней k называется порядком главного максимума и может принимать значения
ноль, один, два и так далее.

Из условия возникновения главных дифракционных
максимумов следует, что при k = 0 для любых длин волн угол φ = 0. Следовательно, прямо по
центру решётки образуется нулевой максимум, который называется также центральным
максимумом. Остальные дифракционные максимумы образуют спектры первого,
второго и так далее порядков.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Естественно, что количество максимумов в
дифракционной картине ограничено, поскольку синус не может принимать значения,
больше единицы.

При падении на решётку белого света центральный
максимум представляет собой изображение источника, так как в этом направлении
собирается излучение всех длин волн. Все остальные максимумы оказываются
окрашенными. Это объясняется тем, что, различным длинам волн соответствуют
различные углы, на которых наблюдаются интерференционные максимумы:

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Радужная полоска, содержащая в общем случае
семь цветов — от фиолетового до красного (считается от центрального максимума),
называется дифракционным спектром.

Ширина спектра зависит от постоянной решётки и
увеличивается при её уменьшении. А максимальный порядок спектра определяется из
условия, что «синус угла Фи» меньше либо равен единице:

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Мы можем наблюдать дифракционную картину
достаточно просто. Так, если прищуриться, смотря на яркий источник света, то
можно обнаружить радужные цвета. Наши ресницы вместе с промежутками между ними представляют
собой грубую дифракционную решётку. А лазерный диск с бороздками, проходящими
близко друг от друга, подобен отражательной дифракционной решётке.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Для закрепления нового материала давайте с вами
определим постоянную дифракционной решётки, если красная линия (λ = 7
∙ 10–7 м) в спектре второго порядка получается на расстоянии 25
см от центральной светлой полосы на экране. Расстояние от экрана до
дифракционной решётки равно сорока трём целым трём десятым сантиметра (43,3
см).

Для удобства решения задачи будем считать, что
дифракция наблюдается при нормальном падении на решётку параллельных лучей
белого света.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Поперечность световых волн. Поляризация света.

Ответим на вопросы: 1. На какие два типа делят все волны? 2. Какие волны называют продольными? 3. Какие волны называют поперечными? 4. Что колеблется в поперечной механической волне? 5. К какому типу волн относится звуковая волна? 6. Какому типу волн относится электромагнитная волна? Почему?

Виды волн поперечные продольные

В 1865 году Максвелл, пришел к выводу, что свет – электромагнитная волна . Одним из аргументов в пользу данного утверждения является совпадение скорости электромагнитных волн, теоретически вычисленных Максвеллом, со скоростью света, определенной экспериментально (в опытах Ремера и Фуко).

турмалин Кристалл имеет ось симметрии и принадлежит к числу одноосных кристаллов.

Опыт Малюса 1810 г

Выводы: во-первых , что световая волна, идущая от источника света, полностью симметрична относительно направления распространения во-вторых , что волна, вышедшая из первого кристалла, не обладает осевой симметрией

Естественный свет Свет – поперечная волна. В падающем от обычного источника пучке волн присутствуют колебания всевозможных направлений, перпендикулярных направлению распространения волн. Световая волна с колебаниями по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения, называется естественной .

Поляризованный свет Кристалл турмалина обладает способностью пропускать световые волны с колебаниями, лежащими в одной определенной плоскости. Такой свет называется поляризованным или, точнее, плоскополяризованным в отличие от естественного света, который может быть назван также неполяризованным.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков (например, воздуха и стекла), то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде. Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор (например, турмалин), можно убедиться в том, что отраженный и преломленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усиливается и ослабевает (полного гашения не наблюдается!). Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения (на рисунке они обозначены точками), в преломленном – колебания, параллельные плоскости падения (изображены стрелками).

Проверка на опытах поляризованности света, испускаемого различными источниками Жидкокристаллический монитор даёт поляризованный свет. При повороте поляризатора он ослабляется, при повороте на 90  полностью гасится. Поляризовано также излучение дисплея калькулятора. Поляризован свет дисплея мобильного телефона. Свет, отражённый от стекла, поляризован. Посмотрите на стекло через поляроид. Вращением поляроида добиваемся исчезновения бликов.

Поляризованный свет в природе Поляризован отраженный свет, блики, например, лежащие на поверхности воды, Рассеянный свет неба не что иное, как солнечный свет, претерпевший многократное отражение от молекул воздуха, преломившийся в капельках воды или ледяных кристаллах. Поэтому в определенном направлении от Солнца он поляризован. Многие насекомые в отличие от человека видят поляризацию света. Пчелы и муравьи не хуже викингов пользуются этой своей способностью для ориентировки в тех случаях, когда Солнце закрыто облаками. Поляризован свет некоторых астрономических объектов. Наиболее известный пример – Крабовидная туманность в созвездии Тельца. Некоторые виды жуков, обладающие металлическим блеском, превращают свет, отраженный от их спинки, в поляризованный по кругу. Так называют поляризованный свет, плоскость поляризации которого закручена в пространстве винтообразно, налево или направо.

комета Хейла-Боппа обычный снимок через поляроид

Некоторые применения поляроидов Солнцезащитные и антибликовые очки; Поляроидные фильтры в фотоаппаратах; Обнаружение дефектов в изделиях из прозрачного материала; Жидкокристаллические мониторы; Стереомониторы и стереочки.

Солнцезащитные поляризационные и антибликовые очки Безопасное вождение ночью, днем, в сумерки, туман и зимой. Поляризованные линзы снимают блики от лобового стекла, от мокрой дороги, от снега, защищают от фар встречных машин, снимают усталось, улучшают видимость в любую погоду. Они незаменимы для полярников, которым постоянно приходится смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от заледеневшего снежного поля.

Обнаружение напряжений в прозрачных телах (дефектоскопия): Если в прозрачном материале появляются напряжения (вызванные внутренними напряжениями или внешней нагрузкой), то материал начинает неоднородно поворачивать угол поляризации. Данный эффект в полимерах проявляется сильнее, чем в стекле. ОПЫТ: Зажмите прозрачную пластиковую коробку от CD -диска между двумя поляроидами. Свет испытывает неоднородную поляризацию, что проявляется в различной интенсивности проходящего через поляризаторы света, окрашиванием поля зрения в разные цвета в проходящем свете. При изгибе или сжатии коробки интенсивность проходящего света изменяется, изменяется и цвет прошедшего через поляроиды света. Так обнаруживают напряжения в прозрачных образцах.

Получение стереоизображения, стереомонитор Для получения эффекта объёма (стереоэффекта) необходимо показать каждому глазу свою картинку, так, как будто бы разные глаза смотрят на объект с разных ракурсов; всё остальное наш мозг достроит и рассчитает самостоятельно. В стереомониторе чётные и нечётные строки пикселей на экране должны иметь разное направление поляризации света. Линзы очков – поляризаторы, повёрнутые друг относительно друга на 90 градусов – через одну линзу очков видны только чётные строки, а через другую нечётные. Каждый глаз увидит только ту картинку, которая предназначена для него, поэтому изображение становится объёмным.

Принцип действия ЖК-дисплеев Работа ЖК-дисплеев основана на явлении поляризации светового потока. Жидкие кристаллы – это органические вещества, способные под действием напряжения поворачиваться в электрическом поле. Жидкие кристаллы обладают анизотропией свойств. В частности, в зависимости от ориентации по-разному отражают и пропускают свет, поворачивают его плоскость поляризации. Панель на тонкопленочных транзисторах похожа на многослойный бутерброд. Слой жидких кристаллов находится между двумя поляризационными панелями. Напряжение заставляет кристаллы работать подобно затвору, блокируя или пропуская свет. Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, зависит от напряжения.

Жидкокристаллические мониторы и дисплеи

Вопросы: Чем отличается естественный свет от поляризованного? В чем заключается явление поляризации? Можно ли экспериментально доказать, что световые волны поперечные? Что называют поляроидом?

Выводы: Кристалл турмалина (поляроид) преобразует естественный свет в плоскополяризованный. Поляризация – одно из волновых свойств света. Различные источники света могут испускать как поляризованный, так и неполяризованный свет. При помощи поляроидов можно управлять интенсивностью света; Явление поляризации света встречается в природе, широко используется в современной технике. Свет – это поперечная волна.

Домашнее задание § 2.14, 2.15 Дополнительно: Найти материал о применение поляроидов и о поляризованном свете (представить в виде доклада в электронном виде)

http://course-crystal.narod.ru/p31aa1.html http://pda.ferra.ru/online/video/s4934/print/ http://3dliga.ru/3d-aboutus-technology.html http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/monitors/24761 http://physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/ell_txt.htm

в
то же время такое ёмкое слово.

В
слове «свет» заключена вся физика».

В
данном уроке речь пойдёт о дифракции света, еще одном явлении, которое присущее
только волновым процессам.

В
прошлой теме рассмотрели явление интерференции света, т.е. явления
наложения световых когерентных волн, в результате которого наблюдается
устойчивая во времени картина чередования максимумов и минимумов интенсивности
света.

Были
выведены условия интерференционных максимумов и минимумов. Было установлено,
что явление интерференции присуще только волновым процессам.

Но,
если свет — это волна, то помимо явления интерференции света, должно также
наблюдаться и явление дифракции — огибание волнами препятствий. Тени от
мелких предметов выглядят достаточно резко. Как же тогда пронаблюдать явление
дифракции, если оно действительно существует? Для этого рассмотрим тень иглы с
помощью видеокамеры на экране телевизора, поставив перед источником света узкую
щель. Видно, что снаружи тень окаймлена радужными полосками, а в середине
появилась светлая полоса.

Еще
опыт. Перед источником света поставим преграду — круглый металлический шарик, а
вместо щели возьмем треугольное отверстие. Теперь в центре тени появилось
светлое пятно треугольной формы. Значит, за непрозрачной преградой видно
изображение источника света. Свет, как бы проникает внутрь тени, огибая при
этом препятствие.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Это
явление и называют дифракцией света.

И
так, дифракцией света называется совокупность оптических явлений, обусловленных
волновой природой света и наблюдающихся при его распространении в среде с резко
выраженными неоднородностями. В результате происходит огибание волнами
препятствий, размеры которых соизмеримы с длиной волны.

Впервые
на эту особенность обратил внимание Леонардо Да Винчи. Гримальди подробно
описал ее в 1665 году. Но лишь в начале 19 века нашел этому явлению объяснение
французский физик Огюст Френель. Френель писал работу на конкурс,
организованный Академией наук Франции, где им были изучены явления
интерференции и дифракции света.

В
начале, в своих работах, Френель пытался объяснить явление дифракции с
помощью принципа Гюйгенса, согласно которому, как мы уже знаем, каждая
точка, до которой доходит волна, является центром вторичных сферических
когерентных волн, а огибающая этих волн дает положение нового фронта волны в
следующий момент времени. Однако, как оказалось, с помощью данного принципа
можно решить задачу о направлении распространения волнового фронта, но нельзя
выяснить, от чего же зависит амплитуда, а, как следствие, и интенсивность волн,
распространяющихся по разным направлениям. Поэтому Френелю пришлось развить
этот принцип дальше, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн.
Таким образом, принцип Гюйгенса трансформировался в принцип Гюйгенса-Френеля,
согласно которому, каждая точка фронта волны является источником вторичных
сферических когерентных волн. При этом новый фронт волны образуется как раз
за счет интерференции вторичных волн.

Учет
амплитуд и фаз вторичных волн позволяет в каждом конкретном случае найти
амплитуду, а, следовательно, и интенсивность результирующей волны в любой точке
пространства.

Рассмотрим
опыты по дифракции света на круглом отверстии. В качестве источника
монохроматического света возьмем лазер. При изменении расстояния диафрагмы от
экрана в области тени происходит перераспределение света.

Как
это объяснить? По волновой теории Гюйгенса, каждая
точка волнового фронта становится источником вторичных волн. Интерферируя, эти
вторичные волны и создают наблюдаемую картину на экране. А теперь будем менять
размеры диафрагмы.

В
центре картины светлое пятно.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Как
можно заметить, изменяется и сама дифракционная картина.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Для
объяснения полученной дифракционной картины от круглого отверстия, Френель
предложил разбить волновую поверхность на отдельные кольцевые зоны так, чтобы
расстояние от соседних зон до точки наблюдения отличались на половину длины
волны. Размер диафрагмы ограничивает число действующих зон. В нашем случае,
освещенность будет зависть только от действия первой и второй зон. При этом
волны от этих зон будут приходить к экрану в противофазе и, следовательно,
гасить друг друга. Поэтому в центре дифракционной картины мы наблюдаем
темное пятно. Если же мы увеличим отверстие так, чтобы на освещенность
экрана влияла еще и третья зона, то в центре появится светлое пятно. Следует
учесть, что с увеличением номера зоны будет уменьшаться угол, под которым она
видна из точки наблюдения. Вследствие этого уменьшаются и амплитуды волн.

Амплитуда
волны в центре дифракционной картины определяется полу суммой волн от первой и
последней открытой зоны, когда их число нечетное. И их полу разностью при
четном числе зон.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Любопытно
отметить, что если оставить открытой только одну первую зону, то амплитуда
увеличится в два, а интенсивность в 4 раза, по сравнению с действием всех зон.
Таким образом, отверстие, шириной в одну зону Френеля обладает фокусирующим
действием.

Еще
больший эффект получим, оставив только четные или только нечетные зоны. На этом
принципе устроена зонная пластинка Френеля, действующая подобно линзе.

Все
свои идеи и расчеты Френель изложил в конкурсной работе по исследованию
световых явлений, которую направил в Академию наук Франции и  получил за нее
главный приз.

Но
самое интересное произошло дальше. Рассматривая расчеты Френеля, член комиссии
Пуассон заметил, что они приводят к парадоксальному результату: согласно
Френелю за большим круглым непрозрачным телом прямо в середине его
геометрической тени должно возникать небольшое светлое пятно. Очевидную
абсурдность этого результата Пуассон хотел использовать как главный аргумент
против теории дифракции Френеля, однако, Доминик Араго поставил эксперимент,
подтвердивший это предсказание. В итоге полученный результат, ставший известным
как пятно Араго — Пуассона, оказался весомым аргументом в пользу новой
волновой теории.

В
наши дни важную роль в прикладной оптике играют явления дифракции на отверстиях
в форме щели с параллельными краями. Но использование дифракции света на одной
щели затруднено из-за очень слабой видимости дифракционной картины. Выходом из
этой трудной ситуации стало создание дифракционной решетки. Дифракционная
решетка — это спектральный прибор, служащий для разложения света в спектр и
измерения длины волны. Она представляет собой совокупность большого числа
параллельных штрихов одинаковой формы, нанесенных на плоскую или вогнутую
полированную поверхность на одинаковом расстоянии друг от друга.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рассмотрим
плоскую прозрачную дифракционную решетку. Обозначим ширину прозрачного штриха
через a, а ширину
непрозрачного промежутка через b.

Сумму
ширины прозрачного участка и ширины непрозрачного промежутка называют постоянной
(или периодом) дифракционной решетки. Она также обратно пропорциональна
числу штрихов на единицу длины решетки.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Пусть
плоская монохроматическая волна падает нормально к плоскости решетки. Тогда,
согласно принципа Гюйгенса-Френеля, каждая щель будет являться источником
вторичных волн, способных интерферировать друг с другом. Если за дифракционной
решеткой установить линзу, то в ее фокальной плоскости можно будет наблюдать
дифракционную картину.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Допустим,
что свет дифрагирует на щелях под некоторым углом. Из-за того, что щели
находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, разности хода лучей, идущих
от двух соседних щелей, для данного направления будут одинаковыми в пределах
всей дифракционной решетки.

В
тех направлениях, для которых разность хода равна четному числу полуволн, будет
наблюдаться интерференционный максимум. И, наоборот, для тех направлений, где
разность хода равна нечетному числу полуволн, наблюдается интерференционный
минимум. Тогда, в направлениях, для которых углы

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Эту
формулу часто называют формулой дифракционной решетки. В ней m
— это порядок главного максимума.

Если
наблюдать дифракцию в белом свете, то можно заметить, что все главные
максимумы, кроме центрального нулевого, будут окрашены. Это и понятно, ведь
различным длинам волн соответствуют различные углы, на которых наблюдаются
интерференционные максимумы.

В
настоящее время оптические приборы с дифракционными решетками получили широкое распространение,
как физике, астрономии, так и в химии, биологии, технике. С их помощью
изучаются спектры отражения и поглощения веществ, оптические свойства различных
материалов. Благодаря дифракции света нам удалось глубже проникнуть в
удивительный мир живых клеток, расширить наши познания о далеком прошлом и
настоящем нашей вселенной.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс


Дифракцией света называется совокупность оптических явлений,
обусловленных волновой природой света и наблюдающихся при его распространении в
среде с резко выраженными неоднородностями. В результате происходит огибание
волнами препятствий, размеры которых соизмеримы с длиной волны.


Явление дифракции легко объясняется на основании принципа Гюйгенса-Френеля,
согласно которому, каждая точка фронта волны является источником вторичных
сферических когерентных волн.


Дифракционная решетка — это спектральный прибор, служащий для разложения
света в спектр и измерения длины волны. Она представляет собой совокупность
большого числа параллельных штрихов одинаковой формы,
нанесенных на плоскую или вогнутую полированную поверхность на одинаковом
расстоянии друг от друга.


Выведена формула, по которой можно рассчитать положения главных максимумов в
дифракционной картине, полученной с помощью дифракционной решетки.

Фотоэффект

  • Темы кодификатора ЕГЭ: гипотеза М.Планка о квантах, фотоэффект, опыты А.Г.Столетова, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
  • Зависимость фототока от напряжения
  • Трудности классического объяснения фотоэффекта
  • Гипотеза Планка о квантах
  • Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Гипотеза М. Планка о квантах, фотоэффект, опыты А. Столетова, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Фотоэффект — это выбивание электронов из вещества падающим светом. Явление фотоэффекта было открыто Генрихом Герцем в 1887 году в ходе его знаменитых экспериментов по излучению электромагнитных волн.
Напомним, что Герц использовал специальный разрядник (вибратор Герца) — разрезанный пополам стержень с парой металлических шариков на концах разреза. На стержень подавалось высокое напряжение, и в промежутке между шариками проскакивала искра. Так вот, Герц обнаружил, что при облучении отрицательно заряженного шарика ультрафиолетовым светом проскакивание искры облегчалось.

Герц, однако, был поглощён исследованием электромагнитных волн и не принял данный факт во внимание. Год спустя фотоэффект был независимо открыт русским физиком Александром Григорьевичем Столетовым. Тщательные экспериментальные исследования, проведённые Столетовым в течение двух лет, позволили сформулировать основные законы фотоэффекта.

Опыты Столетова

В своих знаменитых экспериментах Столетов использовал фотоэлемент собственной конструкции (Фотоэлементом называется любое устройство, позволяющее наблюдать фотоэффект). Его схема изображена на рис. .

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рис. 1. Фотоэлемент Столетова

В стеклянную колбу, из которой выкачан воздух (чтобы не мешать лететь электронам), введены два электрода: цинковый катод и анод . На катод и анод подаётся напряжение, величину которого можно менять с помощью потенциометра и измерять вольтметром .

Сейчас на катод подан «минус», а на анод — «плюс», но можно сделать и наоборот (и эта перемена знака — существенная часть опытов Столетова). Напряжению на электродах приписывается тот знак, который подан на анод (Поэтому поданное на электроды напряжение часто называют анодным напряжением). В данном случае, например, напряжение положительно.

Катод освещается ультрафиолетовыми лучами УФ через специальное кварцевое окошко, сделанное в колбе (стекло поглощает ультрафиолет, а кварц пропускает). Ультрафиолетовое излучение выбивает с катода электроны , которые разгоняются напряжением и летят на анод. Включённый в цепь миллиамперметр регистрирует электрический ток. Этот ток называется фототоком, а выбитые электроны, его создающие, называются фотоэлектронами.

В опытах Столетова можно независимо варьировать три величины: анодное напряжение, интенсивность света и его частоту.

Зависимость фототока от напряжения

Меняя величину и знак анодного напряжения, можно проследить, как меняется фототок. График этой зависимости, называемый характеристикой фотоэлемента, представлен на рис. .

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рис. 2. Характеристика фотоэлемента

Давайте обсудим ход полученной кривой. Прежде всего заметим, что электроны вылетают из катода с различными скоростями и в разных направлениях; максимальную скорость, которую имеют фотоэлектроны в условиях опыта, обозначим .

Если напряжение отрицательно и велико по модулю, то фототок отсутствует. Это легко понять: электрическое поле, действующее на электроны со стороны катода и анода, является тормозящим (на катоде «плюс», на аноде «минус») и обладает столь большой величиной, что электроны не в состоянии долететь до анода. Начального запаса кинетической энергии не хватает — электроны теряют свою скорость на подступах к аноду и разворачиваются обратно на катод. Максимальная кинетическая энергия вылетевших электронов оказывается меньше, чем модуль работы поля при перемещении электрона с катода на анод:

Здесь кг — масса электрона, Кл — его заряд.

Будем постепенно увеличивать напряжение, т.е. двигаться слева направо вдоль оси из далёких отрицательных значений.

Поначалу тока по-прежнему нет, но точка разворота электронов становится всё ближе к аноду. Наконец, при достижении напряжения , которое называется задерживающим напряжением, электроны разворачиваются назад в момент достижения анода (иначе говоря, электроны прибывают на анод с нулевой скоростью). Имеем:

Таким образом, величина задерживающего напряжения позволяет определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов.

При небольшом превышении задерживающего напряжения появляется слабый фототок. Его формируют электроны, вылетевшие с максимальной кинетической энергией почти точно вдоль оси колбы (т.е. почти перпендикулярно катоду): теперь электронам хватает этой энергии, чтобы добраться до анода с ненулевой скоростью и замкнуть цепь. Остальные электроны, которые имеют меньшие скорости или полетели в сторону от анода, на анод не попадают.

При повышении напряжения фототок увеличивается. Анода достигает большее количество электронов, вылетающих из катода под всё большими углами к оси колбы. Обратите внимание, что фототок присутствует при нулевом напряжении!

Когда напряжение выходит в область положительных значений, фототок продолжает возрастать. Оно и понятно: электрическое поле теперь разгоняет электроны, поэтому всё большее их число получают шанс оказаться на аноде. Однако достигают анода пока ещё не все фотоэлектроны. Например, электрон, вылетевший с максимальной скоростью перпендикулярно оси колбы (т.е. вдоль катода), хоть и развернётся полем в нужном направлении, но не настолько сильно, чтобы попасть на анод.

Наконец, при достаточно больших положительных значениях напряжения ток достигает своей предельной величины , называемой током насыщения, и дальше возрастать перестаёт.

Почему? Дело в том, что напряжение, ускоряющее электроны, становится настолько велико, что анод захватывает вообще все электроны, выбитые из катода — в каком бы направлении и с какими бы скоростями они не начинали движение. Стало быть, дальнейших возможностей увеличиваться у фототока попросту нет — ресурс, так сказать, исчерпан.

Законы фотоэффекта

Величина тока насыщения — это, по существу, количество электронов, выбиваемых из катода за одну секунду. Будем менять интенсивность света, не трогая частоту. Опыт показывает, что ток насыщения меняется пропорционально интенсивности света.

Первый закон фотоэффекта. Число электронов, выбиваемых из катода за секунду, пропорционально интенсивности падающего на катод излучения (при его неизменной частоте).

Ничего неожиданного в этом нет: чем больше энергии несёт излучение, тем ощутимее наблюдаемый результат. Загадки начинаются дальше.

А именно, будем изучать зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты и интенсивности падающего света. Сделать это несложно: ведь в силу формулы нахождение максимальной кинетической энергии выбитых электронов фактически сводится к измерению задерживающего напряжения.

Сначала меняем частоту излучения при фиксированной интенсивности. Получается такой график (рис. ):

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Рис. 3. Зависимость энергии фотоэлектронов от частоты света

Как видим, существует некоторая частота , называемая красной границей фотоэффекта, разделяющая две принципиально разные области графика. Если , то фотоэффекта нет.

Если же , то максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно растёт с частотой.

Теперь, наоборот, фиксируем частоту и меняем интенсивность света. Если при этом , то фотоэффект не возникает, какова бы ни была интенсивность! Не менее удивительный факт обнаруживается и при : максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов от интенсивности света не зависит.

Все эти факты нашли отражение во втором и третьем законах фотоэффекта.

Второй закон фотоэффекта. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

Третий закон фотоэффекта. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта — наименьшая частота света , при которой фотоэффект ещё возможен. При фотоэффект не наблюдается ни при какой интенсивности света.

Трудности классического объяснения фотоэффекта

Как можно было бы объяснить фотоэффект с точки зрения классической электродинамики и волновых представлений о свете?

Известно, что для вырывания электрона из вещества требуется сообщить ему некоторую энергию , называемую работой выхода электрона. В случае свободного электрона в металле это работа по преодолению поля положительных ионов кристаллической решётки, удерживающего электрон на границе металла. В случае электрона, находящегося в атоме, работа выхода есть работа по разрыву связи электрона с ядром.

В переменном электрическом поле световой волны электрон начинает совершать колебания.

И если энергия колебаний превысит работу выхода, то электрон будет вырван из вещества.

Однако в рамках таких представлений невозможно понять второй и третий законы фотоэффекта. Действительно, почему кинетическая энергия выбитых электронов не зависит от интенсивности излучения? Ведь чем больше интенсивность, тем больше напряжённость электрического поля в электромагнитной волне, тем больше сила, действующая на электрон, тем больше энергия его колебаний и с тем большей кинетической энергией электрон вылетит из катода. Логично? Логично. Но эксперимент показывает иное.

Далее, откуда берётся красная граница фотоэффекта? Чем «провинились» низкие частоты? Казалось бы, с ростом интенсивности света растёт и сила, действующая на электроны; поэтому даже при низкой частоте света электрон рано или поздно будет вырван из вещества — когда интенсивность достигнет достаточно большого значения. Однако красная граница ставит жёсткий запрет на вылет электронов при низких частотах падающего излучения.

Кроме того, неясна безынерционность фотоэффекта. Именно, при освещении катода излучением сколь угодно слабой интенсивности (с частотой выше красной границы) фотоэффект начинается мгновенно — в момент включения освещения. Между тем, казалось бы, электронам требуется некоторое время для «расшатывания» связей, удерживающих их в веществе, и это время «раскачки» должно быть тем больше, чем слабее падающий свет. Аналогия такая: чем слабее вы толкаете качели, тем дольше придётся их раскачивать до заданной амплитуды.

Выглядит опять-таки логично, но опыт — единственный критерий истины в физике! — этим доводам противоречит.

Так на рубеже XIX и XX столетий в физике возникла тупиковая ситуация: электродинамика, предсказавшая существование электромагнитных волн и великолепно работающая в диапазоне радиоволн, отказалась объяснять явление фотоэффекта.

Выход из этого тупика был найден Альбертом Эйнштейном в 1905 году. Он нашёл простое уравнение, описывающее фотоэффект. Все три закона фотоэффекта оказались следствиями уравнения Эйнштейна.

Главная заслуга Эйнштейна состояла в отказе от попыток истолковать фотоэффект с позиций классической электродинамики. Эйнштейн привлёк к делу смелую гипотезу о квантах, высказанную Максом Планком пятью годами ранее.

Гипотеза Планка о квантах

Классическая электродинамика отказалась работать не только в области фотоэффекта. Она также дала серьёзный сбой, когда её попытались использовать для описания излучения нагретого тела (так называемого теплового излучения).

Суть проблемы состояла в том, что простая и естественная электродинамическая модель теплового излучения приводила к бессмысленному выводу: любое нагретое тело, непрерывно излучая, должно постепенно потерять всю свою энергию и остыть до абсолютного нуля. Как мы прекрасно знаем, ничего подобного не наблюдается.

В ходе решения этой проблемы Макс Планк высказал свою знаменитую гипотезу.

Гипотеза о квантах. Электромагнитная энергия излучается и поглощается не непрерывно, а отдельными неделимыми порциями — квантами. Энергия кванта пропорциональна частоте излучения:

Cоотношение называется формулой Планка, а коэффициент пропорциональности — постоянной Планка.

Принятие этой гипотезы позволило Планку построить теорию теплового излучения, прекрасно согласующуюся с экспериментом. Располагая известными из опыта спектрами теплового излучения, Планк вычислил значение своей постоянной:

Успешность гипотезы Планка наводила на мысль, что законы классической физики неприменимы к малым частицам вроде атомов или электронов, а также к явлениям взаимодействия света и вещества. Подтверждением данной мысли как раз и послужило явление фотоэффекта.

Гипотеза Планка говорила о дискретности излучения и поглощения электромагнитных волн, то есть о прерывистом характере взаимодействия света с веществом. При этом Планк считал, что распространение света — это непрерывный процесс, происходящий в полном соответствии с законами классической электродинамики.

Эйнштейн пошёл ещё дальше: он предположил, что свет в принципе обладает прерывистой структурой: не только излучение и поглощение, но также и распространение света происходит отдельными порциями — квантами, обладающими энергией .

Планк рассматривал свою гипотезу лишь как математический трюк и не решился опровергнуть электродинамику применительно к микромиру. Физической реальностью кванты стали благодаря Эйнштейну.

Кванты электромагнитного излучения (в частности, кванты света) стали впоследствии называться фотонами. Таким образом, свет состоит из особых частиц — фотонов, движущихся в вакууме со скоростью .

Каждый фотон монохроматического света, имеющего частоту , несёт энергию .

Фотоны могут обмениваться энергией и импульсом с частицами вещества (об импульсе фотона речь пойдёт в следующем листке); в таком случае мы говорим о столкновении фотона и частицы. В частности, происходит столкновение фотонов с электронами металла катода.

Поглощение света — это поглощение фотонов, то есть неупругое столкновение фотонов с частицами (атомами, электронами). Поглощаясь при столкновении с электроном, фотон передаёт ему свою энергию. В результате электрон получает кинетическую энергию мгновенно, а не постепенно, и именно этим объясняется безынерционность фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта есть не что иное, как закон сохранения энергии. На что идёт энергия фотона ? при его неупругом столкновении с электроном? Она расходуется на совершение работы выхода по извлечению электрона из вещества и на придание электрону кинетической энергии :

Слагаемое оказывается максимальной кинетической энергией фотоэлектронов. Почему максимальной? Этот вопрос требует небольшого пояснения.

Электроны в металле могут быть свободными и связанными. Свободные электроны «гуляют» по всему металлу, связанные электроны «сидят» внутри своих атомов. Кроме того, электрон может находиться как вблизи поверхности металла, так и в его глубине.

Ясно, что максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона получится в том случае, когда фотон попадёт на свободный электрон в поверхностном слое металла — тогда для выбивания электрона достаточно одной лишь работы выхода.

Во всех других случаях придётся затрачивать дополнительную энергию — на вырывание связанного электрона из атома или на «протаскивание» глубинного электрона к поверхности.

Эти лишние затраты приведут к тому, что кинетическая энергия вылетевшего электрона окажется меньше.

Замечательное по простоте и физической ясности уравнение содержит в себе всю теорию фотоэффекта. Давайте посмотрим, какое объяснение получают законы фотоэффекта с точки зрения уравнения Эйнштейна.

1. Число выбиваемых электронов пропорционально числу поглощённых фотонов. С увеличением интенсивности света количество фотонов, падающих на катод за секунду, возрастает.

Стало быть, пропорционально возрастает число поглощённых фотонов и, соответственно, число выбитых за секунду электронов.

2. Выразим из формулы кинетическую энергию:

Действительно, кинетическая энергия выбитых электронов линейно растёт с частотой и не зависит от интенсивности света.

Зависимость кинетической энергии от частоты имеет вид уравнения прямой, проходящей через точку . Этим полностью объясняется ход графика на рис. .

3. Для того, чтобы начался фотоэффект, энергии фотона должно хватить как минимум на совершение работы выхода: . Наименьшая частота , определяемая равенством

как раз и будет красной границей фотоэффекта. Как видим, красная граница фотоэффекта определяется только работой выхода, т.е. зависит лишь от вещества облучаемой поверхности катода.

Если , то фотоэффекта не будет — сколько бы фотонов за секунду не падало на катод. Следовательно, интенсивность света роли не играет; главное — хватает ли отдельному фотону энергии, чтобы выбить электрон.

Уравнение Эйнштейна даёт возможность экспериментального нахождения постоянной Планка. Для этого надо предварительно определить частоту излучения и работу выхода материала катода, а также измерить кинетическую энергию фотоэлектронов.

В ходе таких опытов было получено значение , в точности совпадающее с . Такое совпадение результатов двух независимых экспериментов — на основе спектров теплового излучения и уравнения Эйнштейна для фотоэффекта — означало, что обнаружены совершенно новые «правила игры», по которым происходит взаимодействие света и вещества. В этой области классическая физика в лице механики Ньютона и электродинамики Максвелла уступает место квантовой физике — теории микромира, построение которой продолжается и сегодня.

Это была необходимая теория. Разберем задачи ЕГЭ по теме «Фотоэффект».

Задача 1. Поток фотонов с энергией 10 эВ выбивает из металла электроны. Какова максимальная кинетическая энергия электронов, если работа выхода электронов с поверхности данного металла равна 6 эВ?

Eф = Авых + Ек.

Eк = Eф – Авых = 10 – 6 = 4 эВ.

Задача 2. Когда на металлическую пластину падает электромагнитное излучение с длиной волны

, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 4,5 эВ. Если длина волны падающего излучения равна

,то максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов равна 1 эВ. Чему равна работа выхода электронов из металла?

Запишем уравнение фотоэффекта для двух случаев:

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Домножим второе уравнение на 2 и вычтем из первого уравнения второе:

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Задача 3. Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны

нм. Какова длина волны света, выбивающего из него фотоэлектроны, максимальная кинетическая энергия которых в 2 раза меньше работы выхода?

По условию задачи,

Подставим это в уравнение фотоэффекта:

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Задача 4. Фотоны с энергией 2,1 эВ вызывают фотоэффект с поверхности цезия, для которого работа выхода равна 1,9 эВ. На сколько нужно уменьшить энергию фотона, чтобы максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов уменьшилась в 2 раза?

Запишем два уравнения фотоэффекта для двух случаев и учтём, что по условию задачи

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Из первого уравнения получаем, что

Тогда из второго уравнения получаем, что

Значит энергию падающих фотонов нужно уменьшить на

Задача 5. Работа выхода электронов из металла равна

Дж. Задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов, вылетевших с поверхности этого металла под действием излучения с некоторой длиной волны

, равна 3 В. Чему будет равна задерживающая разность потенциалов для фотоэлектронов в случае длины волны излучения

Переведём работу выхода в электронвольты:

Теперь из уравнения фотоэффекта найдём энергию фотонов в первом случае:

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Если длину волны увеличить в 2 раза, то энергия фотона уменьшится тоже в 2 раза, так как энергия фотона обратно пропорциональна длине волны. Тогда во втором случае энергия фотона будет равна:

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Спасибо за то, что пользуйтесь нашими материалами.
Информация на странице «Фотоэффект» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из разделов нашего сайта.

Ход лучей в линзах

В собирающих линзах

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

В рассеивающих линзах

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Световой луч

Геометрическая оптика – это раздел оптики, в котором для построения изображений исползуются световые лучи.
Световые волны имеют электромагнитную природу и распространяются от точечного источника света во все стороны.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Создать пучок световых лучей можно с помощью диафрагмы.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Пучки света изображают в виде волновых фронтов или перпендикулярных к ним линий, которые назвали световыми лучами.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

При изображении светового пучка достаточно изобразить только осевой луч.

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Виды линз

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Световой луч. Основные свойства линзы. 10-11 класс

Оцените статью
Добавить комментарий