II. Квантовая оптика.

 

1. Основные положения квантовой теории света:

1) Свет – поток частиц (фотонов), имеющих частоту ν; и длину волны

- в вакууме, с = 3·10⁸ м/с – скорость фотонов в вакууме,

- в среде, - скорость фотонов в среде.

2) Энергия одного фотона: - в вакууме, - в среде

(λ – длина волны фотона в вакууме, λ΄ - длина волны фотона в среде,

h = 6,62∙10^-34 Дж∙с – постоянная Планка).

3) Импульс фотона: - в вакууме, - в среде.

4) Масса фотона:

.

5) Интенсивность света: , где - энергия, падающая на перпендикулярную световому потоку поверхность площадью за время , N – число фотонов с энергией , падающих за это время на поверхность.

6) Давление света при перпендикулярном падении: ,

где ρ; – коэффициент отражения

(0 < ρ < 1, ρ; = 1 – полное отражение, ρ; = 0 – полное поглощение).

2. Фотоэффект – явление вырывания электронов с поверхности металла при облучении металла светом.

Уравнение Эйнштейна: ,

где - энергия одного фотона;

А_вых – работа выхода металла, обычно [ А_вых ] = эВ, 1 эВ = 1,6·10^-19 Дж; - максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов, m_e – масса электрона.

Задерживающее напряжение U_з: .

Условия фотоэффекта:

или .

ν_min и λ_max – называются красной границей фотоэффекта.

Ток насыщения: , где N – число фотонов, падающих на катод за время Δ t; η – коэффициент, показывающий, какая часть падающих фотонов выбивает электроны.

III. Волновая оптика.

 

1. Интерференция волн от двух когерентных источников:

1) Оптическая длина пути: L = nS (S – геометрическая длина пути световой волны в среде; n – показатель преломления среды).

2) Оптическая разность хода двух световых волн: .

3) Условие интерференционных максимумов: ,

(m = 0, 1, 2,...; λ;₀ – длина волны в вакууме).

4) Условие интерференционных минимумов: ,

(m = 0, 1, 2,...; λ;₀ – длина волны в вакууме).

5) Ширина интерференционной полосы: , (d – расстояние между двумя когерентными источниками, находящимися на расстоянии l от экрана, l >> d).

2. Дифракционная решетка:

Постоянная (период) дифракционной решетки: .

(N – число щелей на длине l дифракционной решетки).

Условия главных максимумов дифракционной решетки, на которую свет падает нормально: , (m = 0, 1, 2,...)

φ – угол дифракции, m - порядок максимума.

Наибольший порядок спектра, наблюдаемый в дифракционной решетке, определяется из условия: .