Оптика и квазиоптика СВЧ. Молотков Н.Я - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

тромагнитные, вскрыть глубокое единство природы оптических и радиофизических явлений.
Физический эксперимент в каждом диапазоне волн имеют свои возможности для лучшего
усвоения и понимания учебного материала. Так, опыты в оптическом диапазоне волн позво-
ляют успешно формировать конечный результат явления, его картину, образ. Однако при
этом невозможно наблюдать "механизм" волновых процессов на отрезках, сравнимых с дли-
ной волны. Эксперимент в квазиоптическом приближении позволяет наглядно изучать явле-
ния на отрезках сравнимых и меньших, чем длина волны. Кроме того, расширяются экспе-
риментальные возможности изучения более тонких физических явлений. Разработанный фи-
зический эксперимент может так же использоваться для постановки лабораторного практи-
кума по волновой оптике в диапазоне СВЧ.
Одновременное рассмотрение оптических и радиофизических явлений позволяет вы-
явить то общее, что есть между электромагнитными и световыми волнами, показать как зна-
ние одних может способствовать пониманию других. Плодотворность такого метода сравне-
ний и аналогий общеизвестна не только в педагогической, но и в научной мысли. Как под-
черкивал Л.И. Мандельштам (1979 – 1944), изучая колебательные явления в одной области,
например в оптике, мы приобретаем интуицию в другой области, например радиофизике.
Часто, наоборот, "тёмные места в оптике освещаются, как прожектором, при изучении коле-
баний в механике".
Оптика и радиофизика имеют огромное практическое значение. Использование оптиче-
ских телескопов и радиотелескопов позволяют исследовать нашу Вселенную. Методы опти-
ческой спектроскопии и методы, например, ядерного магнитного резонанса позволяют изу-
чать закономерности микромира. Современная связь, телевидение и многие другие отрасли
тесно связаны с развитием как оптики, так и радиофизики. Изобретение мазеров и лазеров
открыло новые возможности не только в оптике, но и других отраслях науки и техники.
1.2. ПОНЯТИЕ О ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКЕ
Простейшие оптические явления, например возникновение теней и получение изображе-
ний в оптических приборах, могут быть поняты в рамках так называемой геометрической
оптики. В её основе лежат четыре закона, установленных опытным путём: 1) закон прямо-
линейного распространения света; 2) закон независимости световых пучков; 3) закон отра-
жения; 4) закон преломления света. Для понимания более сложных явлений необходимо
привлекать уже физическую оптику, которая рассматривает различные явления с точки зре-
ния физической природы света. Физическая оптика позволяет, в частности, не только вывес-
ти все законы геометрической оптики, но и установить границы их применимости. Без зна-
ния этих границ формальное применение законов геометрической оптики может привести к
результатам, противоречащим опытным наблюдениям.
1. Согласно закону прямолинейного распространения, свет в прозрачной однородной
среде распространяется по прямым линиям. Этот закон, в частности, позволяет объяснить
образование теней, отбрасываемых непрозрачными телами. Однако, в большей или меньшей
мере, наблюдаются отступления от закона прямолинейного распространения света. На гра-
нице света и тени наблюдается переходная область, в которой могут возникать дифракцион-
ные полосы. Свет, подобно звуку, огибает препятствия стоящие на пути его распростране-
ния. Это явление называется дифракцией.
2. Закон независимости световых пучков состоит в том, что распространение всякого
светового пучка в среде совершенно не зависит от того, есть в ней другие пучки света или
нет. Закон независимости световых пучков справедлив для некогерентных источников света.
Освещённость экрана, создаваемая несколькими световыми пучками, равна сумме освещён-
ностей, создаваемых каждым пучком в отдельности. Данный закон нарушается в явлениях
интерференции света.
В геометрической оптике пользуются термином световой луч. В математическом смысле
луч – есть линия, вдоль которой распространяется свет. Реальный световой пучок состоит из
бесконечного множества световых лучей. Реальное существование имеют не математические

Страницы