Распространение света в изотропной среде. Плоская монохроматическая электромагнитная волна в изотропном диэлектрике. Комплексный показатель преломления и комплексная диэлектрическая проницаемость. Дисперсия нормальная и аномальная. Фазовая и групповая скорость, формула Рэлея. Поглощение света, закон Бугера.
Виды поляризации монохроматических волн. Естественный свет. Поляризация, полная и частичная, степень поляризации. Дихроизм. Поляризаторы, закон Малюса. Анализ поляризации света.
Граничное условие для векторов напряженности электрического и магнитного поля волны, законы отражения и преломления света. Поляризация света при отражении и преломлении, закон Брюстера. Формулы Френеля. Коэффициенты отражения и прохождения на границе двух диэлектриков. Изменение фазы волны при отражении. Полное внутреннее отражение на границе двух диэлектриков. Условие полного внутреннего отражения.
Распространение света в анизотропной среде. Анизотропия диэлектрической проницаемости показателя преломления. Лучевая и нормальная скорость света в анизотропной среде. Оптические оси кристаллов, главные сечения, обыкновенная и необыкновенная волна в кристалле. Построение Гюйгенса, двойное лучепреломление. Искусственная оптическая анизотропия.
Поляризация света при двойном лучепреломлении. Поляризация обыкновенной и необыкновенной волны. Вращение плоскости поляризации. Поляризационные устройства. Интерференция поляризованных волн, пластинки в целую, половину и четверть длины волны. Анализ эллиптически и циркулярно поляризованного света. Вращения плоскости поляризации: естественное и магнитное. Удельное вращение.
Вопросы и задания для самостоятельной работе по теме:
- Запишите формулу Рэлея, связывающую фазовую и групповую скорость волны.
- Запишите закон Бугера-Ламберта для поглощения света.
- При прохождении в некотором веществе пути L интенсивность света уменьшается в два раза. Во сколько раз уменьшится интенсивность при прохождении пути 3L?
- В чем суть модели Лоренца для описания дисперсии?
- Как ведет себя показатель преломления прозрачных сред в зависимости от длины волны?
- Что такое нормальная и аномальная дисперсия?
- Чем отличается естественный свет от поляризованного?
- Дайте определение степени поляризации.
- Что описывают формулы Френеля и на чем базируется вывод этих формул?
- Какой угол называют углом Брюстера?
- Почему сумма коэффициентов отражения и преломления света на границе раздела двух сред всегда равна 1?
- Как происходит двойное лучепреломление в одноосных кристаллах?
- Чем отличается обыкновенный луч от необыкновенного?
- Что такое пластинка в четверть волны?
- Каким образом можно отличить естественный свет от поляризованного по кругу?
- Приведите примеры поляризационных устройств, работающих на основе двойного лучепреломления.
- Что такое естественная оптическая активность и как она используется на практике?
Тема №2:Физические основы квантовой оптики.
Равновесное тепловое излучение, полная и спектральная плотности излучения. Энергетическая светимость, испускательная и поглощательная способность тела, законы Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Законы излучения абсолютно черного тела: закон Стефана - Больцмана, законы смещения Вина. Формулы Вина и Рэлея - Джинса для спектральной плотности равновесного теплового излучения, ультрафиолетовая катастрофа. Квантование энергии, формула Планка.
Внешний фотоэффект, его экспериментальные закономерности, гипотеза световых квантов, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Эффект Комптона. Комптоновское изменение длины волны рассеянного фотона. Комптоновская длина. Корпускулярные свойства света, энергия и импульс фотона.
Вопросы и задания для самостоятельной работе по теме:
1. Что такое абсолютно черное тело?
2. Как связаны между собой испускательная и поглощательная способности тела?
3. Каковы отличительные особенности равновесного излучения?
4. Чему равна испускательная способность идеально отражающей поверхности?
5. Есть ли какая-нибудь связь между спектральными распределениями излучения абсолютно черного тела и равновесного излучения той же температуры?
6. Сформулируйте закон Стефана-Больцмана и закон смещения Вина.
7. Чем различаются физические гипотезы, лежащие в основе формул Рэлея-Джинса и Планка?
8. В чем суть квантовой гипотезы Планка?
9. Что называют ультрафиолетовой катастрофой и каковы ее причины?
10. Каковы основные закономерности внешнего фотоэффекта?
11. В чем заключается эффект Комптона?
12. В каких экспериментах проявляется импульс фотона?