СОДЕРЖАНИЕ
| Введение …………………………………………………………… | 4 |
| Рекомендуемая литература ……………………………………….. | 5 |
| Учебная программа………………………………………………... | 6 |
| Раздел 1. Электромагнитные волны………………………………… | 10 |
| . | |
| Раздел 2. Поляризация электромагнитных волн ..…………........... | 11 |
| Раздел 3. Интерференция электромагнитных волн………………… | 14 |
| Раздел 4. Дифракция электромагнитных волн. …………………… | 17 |
| Раздел 5. Квантовая оптика ……………………….………………… | 22 |
| Раздел 6. Равновесное тепловое излучение…………………………. | 27 |
| Задачи к контрольной работе №5……………………………………. | 32 |
ВВЕДЕНИЕ
Предлагаемое издание содержит методические указания и типовые задания к решению задач по пятой части курса физики «Волновая и квантовая оптика ». Распределение задач по вариантам обеспечивает студентам индивидуальные наборы наиболее типичных для каждой темы задач. Для удобства выполнения индивидуальных заданий пособие содержит краткие теоретические сведения и основные расчетные формулы. Кроме того, приводятся примеры решения задач по разделам изучаемого курса.
При оформлении контрольных работ студенту-заочнику необходимо руководствоваться следующим:
1. Контрольные работы выполняются черной или синей шариковой ручкой в обычной школьной тетради (12 страниц в клетку), на обложке которой приводятся сведения по следующему образцу:
| Контрольная работа по физике №5 Вариант № 54 Студента заочного факультета МГТУ ГА Филиппова А.М. Шифр АК – 037345Адрес: г. Тюмень, ул. Киевская, дом 61, кв.52 |
2. Выбор варианта задания осуществляется в соответствии с присвоенным студенту на период обучения номером Шифра.
3. Студент-заочник должен решить восемь (8) задач того варианта, номер которого совпадает с последними двумя цифрами его Шифра. Задачи варианта выбираются по табл. № 1 (см. с.33).
4. Условия задач переписываются в тетрадь полностью, без сокращений. Для замечаний преподавателя на страницах тетради обязательно оставляются поля шириной 4 - 5 см.
5. Решение задач и используемые формулы должны сопровождаться пояснениями.
6. Решение задач рекомендуется сначала сделать в общем виде, а затем произвести численные расчеты.
7. В конце контрольной работы указывается, какими учебными пособиями студент пользовался при выполнении контрольной работы (название, авторы, год издания).
Задания, оформленные с нарушением этих требований или содержащие ошибки, возвращаются на доработку, которая производится в той же тетради.
УЧЕБНЫЙ ПЛАН
| УЧЕБНЫЙ ПЛАН (аудиторные часы). | ||||||
| Курс | Лекции | Лаб. раб. | Пр. зан. | Зач. | Экз. | Всего: |
| 1 | 12 | 12 | - | - | + | 24 |
| 2 | 12 | 12 | - | - | + | 24 |
| - | - | |||||
| Всего: | 24 | 24 | - | - | 2 | 48 |
Рекомендуемая литература
Основная литература
Дмитриева В.Д., Прокофьев В.Л. Основы физики: учебное пособие для студентов вузов. - М.: Высшая школа, 2001. –527с.
Дополнительная литература
1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2: Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика; Т. 3: Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. - М.: Наука, 1989.
2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1989.
3. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1990.
4. Физика в техническом университете / под ред. Л.К. Мартинсона, А.Н. Морозова. http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/
Электронные средства информации
Перечень адресов порталов и сайтов в ИнтернетЕ,
содержащих учебную информацию по дисциплине
Сайт кафедры физики МГТУ ГА http://physics.mstuca.ru/
Электронная информотека МГТУ ГА https://informoteka.ru
Учебники в формате DjVu
Савельев И.В. Электричество и магнетизм. Оптика. Т. 2.
http://physics.mstuca.ru/library/books/Savel'ev_2.djv
Савельев И.В. Квантовая оптика. Физика атомного ядра и элементарных частиц. Т. 3 http://physics.mstuca.ru/library/books/Savel'ev_3.djv
Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок
http://physics.mstuca.ru/library/books/Taylor.djv
Видеодемонстрации физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова http://genphys.phys.msu.su/video/
Электронный адрес кафедры физики МГТУ ГА: kf@mstuca.ru
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
ВОЛНОВАЯ И КВАНТОВАЯ ОПТИКА
Тема 1. Электромагнитные волны (ЭМВ)
Волновое уравнение для электромагнитной волны и его решение. Плоская гармоническая электромагнитная волна. Свойства электромагнитных волн. Энергия и импульс плоской электромагнитной волны. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя.
Центральные вопросы темы: Волновое уравнение для ЭМВ. Свойства ЭМВ. Энергия и импульс ЭМВ. Вектор Пойнтинга.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Что такое волна?
2. Запишите уравнение плоской гармонической электромагнитной волны.
3. Чему равна энергия электромагнитных волн?
4. Что характеризует волновой вектор?
Основные понятия: Плоская гармоническая ЭМВ. Фазовая скорость. Волновой вектор. Энергия и импульс волны. Вектор Пойнтинга.
Литература:[1], §139.140,142,144-147.
Тема 2. Поляризация электромагнитных волн
Естественный и поляризованный свет. Типы поляризации. Поляризаторы. Закон Малюса. Поляризация при отражении и преломлении. Двойное лучепреломление. Вращение плоскости поляризации.
Центральные вопросы темы: Поляризованный свет. Типы поляризации. Закон Малюса. Вращение плоскости поляризации.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Какой свет называется поляризованным?
2. Назовите виды поляризации световой волны.
3. Сформулируйте закон Малюса.
4 Объясните явление вращения плоскости поляризации.
Основные понятия: Поляризованный свет. Плоскость поляризации. Циркулярная поляризация. Постоянная вращения.
Литература:[1], §162-167.
Тема З. Интерференция электромагнитных волн
Когерентные волны. Интерференционная картина от двух источников. Способы наблюдения интерференции. Интерференция при отражении от тонких пластинок. Многолучевая интерференция.
Центральные вопросы темы: Когерентные волны. Явление интерференции света. Способы наблюдения интерференции.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Какое явление называется интерференцией волн?
2. Какие волны называются когерентными?
3. Объясните возникновение интерференции волн на примере двух источников излучения.
4. Объясните возникновение интерференции при отражении от тонких плёнок?
Основные понятия: Когерентные волны. Интерференция света. Оптическая разность хода.
Литература: [1], §148-155.
Тема 4. Дифракция электромагнитных волн
Дифракция световых волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Метод зон Френеля. Дифракция Фраунгофера от щели. Дифракционная решетка.
Центральные вопросы темы: Явление дифракции света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Объясните явление дифракции электромагнитных волн.
2. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.
3. В чём заключается метод зон Френеля.
4. Объясните причины образования минимумов и максимумов интенсивности света за дифракционной решеткой.
Основные понятия: Дифракция света. Зоны Френеля. Главные максимумы.
Литература:[1],§156-161.
Тема 5. Электромагнитные волны в веществе
Взаимодействие электромагнитного поля с веществом. Показатель преломления. Дисперсия света. Элементарная теория дисперсии. Поглощение света. Закон Бугера. Группа волн. Групповая и фазовая скорости света.
Центральные вопросы темы: Дисперсия света. Показатель преломления. Коэффициент поглощения. Группа волн. Групповая и фазовая скорости волн.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Какое явление называется дисперсией электромагнитных волн?
2. Каковы основные положения электронной теории дисперсии электромагнитных волн?
3. Что определяют фазовая и групповая скорости распространения волн?
Основные понятия: Дисперсия света, Показатель преломления, Коэффициент поглощения. Группа волн. Групповая и фазовая скорости волн.
Литература: [1], §141,168-170.
Тема 6. Квантовая природа света
Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина. Гипотеза Планка о квантовом характере излучения. Квантовые свойства электромагнитного излучения. Фотоны. Внешний фотоэффект и его законы. Эффект Комптона. Давление света.
Центральные вопросы темы: Тепловое излучение и его законы. Формула Планка. Внешний фотоэффект и его закономерности. Эффект Комптона. Давление света.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Сформулируйте закономерности теплового излучения.
2. В чём заключается гипотеза Планка о характере излучения света атомами?
3. Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта.
4. Объясните законы внешнего фотоэффекта на основе уравнения Эйнштейна.