Атомная физика | Физические законы механики | Термодинамика | Электричество | Магнетизм | Смесители для ванной смеситель для ванной дешево. Оптика | Молекулярная физика | Физмат.ру
Математика 1 семестр | Математика 2 семестр | Математика 3 семестр | Математика 4 семестр | Интегралы | 1 курс

Законы геометрической оптики начало

 

Сферическое зеркало

 

 

A   B

 

       R

 

C     F

 

     2    R/2

 

 D  O

Свойством сферического зеркала является то, что после отражения от него лучи собираются в некоторой точке, называемой фокусом зеркала.

Рассмотрим падение плоской волны на сферическое зеркало радиуса R. При этом мы  ограничимся рассмотрением отражения параксиальных лучей, расстояние которых от оптической оси на малое расстояние, равное длине отрезка AB << R. В этом приближении угол падения  можно считать малым.

После отражения луч пересечет оптическую ось в некоторой точке F. При малых  будут справедливы выражения:

 

;   ,

 

из которых следует, что фокусное расстояние зеркала OF равно половине радиуса.

Собственно, мы решили задачу о сферическом зеркале. Но более важной задачей для нас является детальное знакомство с процессами излучения, распространения волн. Поэтому поговорим о процесс фокусировки подробнее.

  Y

 

 

 

 

 

 



           

Ранее мы получили связь между характером изменения фазы колебаний непрерывно расположенных точечных источников при переходе от точки к точке и направлением излучения :

 

.

 

При малых значениях  будет:

 

.

 

 

 C

 

       R

 

 

 



        

 

O

Применим это выражение к случаю отражения плоской волны от сферического зеркала. Обозначим на этот раз угол падения через  и вместо дифференцирования по y нам нужно будет провести дифференцирование фазы по расстоянию x() от точки O.

Почему при переходе от точки к точке вдоль поверхности зеркала изменяется фаза вызванных волной колебаний электронов? Видно, что чем дальше точка падения от центра зеркала, тем меньше путь луча, попадающего в эту точку. Если разность хода равна L, то для подсчета разности фаз необходимо разделить эту величину на  и умножить на 2. Таким образом (по модулю),

 

 

;     .

 

Теперь мы можем найти зависимость угла направления излучения (по отношению к нормали, радиусу) от угла :

 

;    .

 

Мы не получили нового результата. Как и должно быть, в чем мы убедились еще раз, угол отражения  равен углу падения . Но для нас важно, что этот результат для отражения от сферического зеркала может быть получен и с помощью анализа зависимости фазы колебаний электронов, излучающих вторичную, отраженную волну, от x - расстояния от точки падения луча до оптической оси OC.

 

Явление переноса.

Явления переноса (диффузия, внутреннее трение, теплопроводность). Формальное уравнение процессов переноса и раскрытие их природы в молекулярно-кинетической теории переноса. Вычисление коэффициентов диффузии, внутреннего трения, теплопроводности по молекулярным данным. Связь между коэффициентами переноса.

Реальные газы.

Межмолекулярные силы притяжения и отталкивания. Потенциальная кривая взаимодействия молекул. Ориентационное и дисперсионное взаимодействия. “Силы Паули”. Экспериментальные изотермы реальных газов. Эффект Джоуля-Томсона. Уравнение состояния реального газа (уравнение Ван-дер-Ваальса). Теоретическая изотерма Ван-дер-Ваальса и экспериментальная изотерма реального газа. Критическое состояние вещества. Сжижение газов.

Жидкости.

Молекулярное строение и основные свойства жидкости. Характеристики жидкого состояния. Структура жидкостей: ближний порядок, радиальная функция распределения. Поверхностный слой. Поверхностное натяжение. Коэффициент поверхностного натяжения, методы его определения. Нормальное молекулярное давление и зависимость его от кривизны поверхности. Формула Лапласа. Капиллярные явления.

Твердые тела.

Кристаллические и аморфные тела. Типы кристаллических решеток. Понятие о симметрии пространственной решетки. Работы Федорова. Семь сингоний. Решетки Браве. Классификация кристаллов по типу связи. Анизотропия кристаллов. Дефекты кристаллов. Классическая теория теплоемкости одноатомного твердого тела. Закон Дюлонга и Пти. Недостатки классической теории. Понятие о квантовой теории теплоемкости твердого тела. Механические и тепловые свойства кристаллов.

Фазовые переходы.

Фазовые переходы первого рода. Насыщенный пар и его свойства. Теплота испарения. Плавление и кристаллизация. Теплоты плавления и возгонки. Зависимость температуры плавления от внешнего давления. Диаграмма состояния однокомпонентной системы, тройная точка. Фазовые переходы второго рода.

Распределение молекул идеального газа по импульсам и скоростям (распределение Максвелла). Вычисление средней арифметической, средней квадратичной и наиболее вероятной скоростей. Теорема Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекулы. Внутренняя энергия идеального газа - расчет через число степеней свободы его молекул. Классическая теория теплоемкости идеального газа и ее недостатки. Средняя длина свободного пробега и среднее число столкновений молекул идеального газа в единицу времени. Газокинетический диаметр молекул и его зависимость от температуры.