Fizika 2. Fizikalna optika 2009/10

Σχετικά έγγραφα
Fizika 2. Optika: Geometrijska Fizikalna 2007/08

F2_K2, R: nastavni materijali s predavanja, preporučena literatura, web stranica katedre fizike;

Što je svjetlost? Svjetlost je elektromagnetski val

Interferencija svjetlosti

Interferencija svjetlosti

UVOD U KVANTNU TEORIJU

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

Geometrijska optika Lom svjetlosti na ravnim sistemima

Priprema za državnu maturu

Fizika 2 Fizikalna optika

Za teorijsko objašnjenje Youngova pokusa koristi se slika 2. Slika 2. uz teorijsko objašnjenje Youngovog pokusa

F2_kolokvij_K2_zadaci izbor_rješenja lipanj, 2008

Ispitne teme, Fizika 2

Fizika 2. Fizikalna optika 2008/09

Fizika 2. Fizikalna optika. Predavanje 8. Dr. sc. Damir Lelas

Fizika 2. Optika. Geometrijska optika 2009/10

Izbor zadataka Fizika 2

Fizika 2. Auditorne vježbe 11. Kvatna priroda svjetlosti, Planckova hipoteza, fotoefekt, Comptonov efekt. Ivica Sorić

TRIGONOMETRIJA TROKUTA

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

Ovisnost intenziteta zračenja idealnog crnog tijela o valnoj duljini

Dvojna priroda tvari fotoelektrični efekt

Dvojna priroda čestica

18. listopada listopada / 13

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

Fizikalna optika SVJETLOST. -interferencija -difrakcija -polarizacija

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

Operacije s matricama

Atomi i jezgre 1.1. Atomi i kvanti 1.2. Atomska jezgra λ = h p E = hf, E niži

Zadatci s dosadašnjih državnih matura poredani po nastavnom programu (više-manje svi, izdanje proljeće 2017.)

PEDAGOŠKI FAKULTET ZENICA MATEMATIKA-INFORMATIKA IV GODINA SEMINARSKI RAD TEMA: DIFRAKCIJA I POLARIZACIJA

1.4 Tangenta i normala

Slika 2. Valna duljina i amplituda vala

V A L O V I. * pregled osnovnih pojmova *

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

radni nerecenzirani materijal za predavanja

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

7 Algebarske jednadžbe

Uvod u modernu fiziku

FIZIKA S LASERSKIM POINTERIMA MICHELSONOV I MACH ZEHNDEROV INTERFEROMETAR

Dijagonalizacija operatora

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

( , treći kolokvij) 3. Na dite lokalne ekstreme funkcije z = x 4 + y 4 2x 2 + 2y 2 3. (20 bodova)

IZVODI ZADACI (I deo)

Vrijedi relacija: Suma kvadrata cosinusa priklonih kutova sile prema koordinatnim osima jednaka je jedinici.

Elektromagnetski valovi

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

ELEKTRONSKA STRUKTURA ATOMA

Fizika 2. Auditorne vježbe - 7. Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Računarstvo. Elekromagnetski valovi. 15. travnja 2009.

Fizika 2. Optika. Geometrijska optika 2009/10

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

F2_K1_geometrijska optika test 1

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

Teorijske osnove informatike 1

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

( , 2. kolokvij)

INSTRUMENTNE ANALITIČKE METODE I. seminar

6 Primjena trigonometrije u planimetriji

F2_ zadaća_ L 2 (-) b 2

Svjetlost. Priroda svjetlosti Zakoni geometrijske optike Fermatov princip Refleksija svjetlosti. Ravno zrcalo Sferno zrcalo.

SPEKTROSKOPIJA OSNOVE - zadaci

Algebra Vektora. pri rješavanju fizikalnih problema najčešće susrećemo skalarne i vektorske

Fizika 2. Auditorne vježbe 12. Kvatna priroda svjetlosti. Ivica Sorić. Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Studij računarstava

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Grafičko prikazivanje atributivnih i geografskih nizova

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

M086 LA 1 M106 GRP Tema: Uvod. Operacije s vektorima.

21. ŠKOLSKO/OPĆINSKO/GRADSKO NATJECANJE IZ GEOGRAFIJE GODINE 8. RAZRED TOČNI ODGOVORI

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

(12.j.) 11. Dva paralelna vodiča nalaze se u vakuumu. Kroz njih prolaze struje I1 i I2, kako je prikazano na crteţu.

Spektar X-zraka. Atomska fizika

Elementarne čestice Elementarne ili osnovne ili fundamentalne čestice = Najmanji dijelovi od kojih je sastavljena tvar. Do 1950: Elektron, proton,

Elektricitet i magnetizam. 2. Magnetizam

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

Maxwellove jednadžbe

Lorentzova sila sila kojom magnetsko polje djeluje na česticu naboja q koja se u njemu giba brzinom v

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

ELEKTROMAGNETSKI VALOVI U NASTAVI FIZIKE

PT ISPITIVANJE PENETRANTIMA

VJEŽBE 3 BIPOLARNI TRANZISTORI. Slika 1. Postoje npn i pnp bipolarni tranziostori i njihovi simboli su dati na slici 2 i to npn lijevo i pnp desno.

2.7 Primjene odredenih integrala

ZADACI IZ FIZIKE. Riješeni ispitni zadaci, riješeni primjeri i zadaci za vježbu (3. dio) (2. izdanje)

Kaskadna kompenzacija SAU

OPTIČKA SVOJSTVA PAPIRA

Podsjetnik za državnu maturu iz fizike značenje formula

POTPUNO RIJEŠENIH ZADATAKA PRIRUČNIK ZA SAMOSTALNO UČENJE

Više dokaza jedne poznate trigonometrijske nejednakosti u trokutu

Elektron u periodičnom potencijalu

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

Transcript:

Fizika 2 Fizikalna optika 2009/10 1

Optika..definicija Optika, u širem smislu, je dio fizike koji proučava elektromagnetske valove; njihova svojstva i pojave. Elektromagnetski valovi ili (elektromagnetsko zračenje) predstavljaju najzastupljeniju skupinu valova u prirodi (radiovalovi, mikrovalovi, toplinsko i ultraljubičasto zračenje, X-zrake..). Optika, u užem smislu, proučava onaj dio elm. zračenja koje djeluje na mrežnicu ljudskog oka stvarajući osjet vida. Taj dio elektromagnetskog zračenja nazivamo svjetlošću koji predstavlja uski interval valnih duljina; od oko 380 do 780 nm. Zato možemo reći da je optika nauka o svjetlosti i svjetlosnim pojavama. Što je svjetlost; što je priroda svjetlosti? U geometrijskoj optici: Svjetlost je pravocrtna pojava određene brzine u nekom sredstvu (optičkom sredstvu). U fizikalnoj optici: Svjetlost se očituje ili kao val ili kao čestica, foton. Ovakvo svojstvo dvostruke pojavnosti nazivamo dualnom prirodom svjetlosti. U ovom dijelu optike veliki doprinos dali su Christiaan Huygens (valna optika) i Isaac Newton (ideja o čestičnoj prirodi) u 17. i 18. stoljeću. Ideju o čestičnoj prirodi svjetlosti, fotonu, dovršio je Albert Einstein tek početkom 20. stoljeća; 1905. godine. 2

Fizikalna optika Valna (undulatorna) Čestična (korpuskularna) interferencija ogib Comptonov efekt polarizacija fotoefekt 3

A. Einstein.. s jedrilicom.. s lulom.. s fizikom...u valnoj optici Svjetlost je elektromagnetski val, koji predstavlja istodobno širenje električnog,e, i magnetskog polja, H, u prostor. Ta dva polja su međusobno okomita; slika: Brzina elektromagnetskog vala (svjetlosti) c 0, u vakuumu iznosi: c 0 =299 792,458 km/s =3 10 8 m s -1 http://www.walter-fendt.de/ph14cr/doubleslit_cr.htm 4

Osnovne karakteristike vala: valna duljina, λ (nm, 1nm=10-9 m) perioda, T (s) frekvencija, f ili ν (s -1, ili Hz) (sjetimo se relacije: c 0 =λ ν *, zašto?) C 0, brzina vala u vakuumu grafički prikaz vala * c 0 =Δs/Δt=λ/T= λ ν jednadžba za brzinu kod jednolikog gibanja duž pravca...u čestičnoj prirodi svjetlosti Svjetlost je foton ( čestica ), čija energija je proporcionalna frekvenciji, f, i naziva se kvant svjetlosti: E=h f, gdje je h Planckova konstanta koja iznosi 6,626 10-34 J s. Dokaz za čestičnu prirodu svjetlosti je pojava fotoelektričnog efekta. Objašnjenje ove pojave a time i kvantne (čestične) prirode svjetlosti dao je A. Einstein 1905. godine za što je 1921. dobio Nobelovu nagradu. 5

Intervali valnih duljina, frekvencija i energija za pojedine boje (šare) u vidljivom dijelu elektromagnetskog spektra pojedinih boja (šara). ispunimo u tablici vrijednosti za frekvencije i energije koje nedostaju Vidljiva svjetlost (visible light) λ Područje frekvencije: (4-7.5) x 10 14 Hz Područje valnih duljina: (750 400) nm Energije kvanata svjetlosti: (1.65-3.1) ev f λ 6

Spektar elektromagnetskih valova; vidljiva svjetlost Područja elektromagnetskih valova γ-zrake 0.1-10 -5 nm UV zračenje 0.6-380 nm IR, toplinsko zračenje 0.78-1000 μm radio valovi 0.3m - 30km λ X- zrake 0.006-1nm vidljiva svjetlost 380-780 nm mikrovalovi 1-300 mm 7

što je dakle S V J E T L O S T?...naučili smo jedan dio u - geometrijskoj optici...a o valu i čestici učimo sada u -fizikalnoj optici 8

Pojave koje ćemo učiti u fizikalnoj optici: Valna optika - interferencija - uređaji za interferenciju - ogib (difrakcija) - uređaji za ogib Čestična (korpuskularna) optika - fotoelektrični efekt - Interferencija 9

Interferencija valova (te i svjetlosnih valova) je svojstvo algebarskog zbrajanja (pojačavanja i poništavanja) dva ili više vala. a) Na slici je prikazan val na vodi iz jednog izvora a), i iz dva izvora b). Općenito možemo reći: ako se dva vala, šireći se iz različitih izvora svjetlosti, sastanu u nekoj točki prostora oni se superponiraju ili zbrajaju dajući svjetlu ili tamnu prugu. b) Osnovni uvjet potreban za konstruktivnu interferenciju (zbrajanje dva ili više vala; svjetla pruga u valovima vidljive svjetlosti) i destruktivnu interferenciju (potpuno poništenje dva ili više vala; tamna pruga u valovima vidljive svjetlosti) je: valovi moraju biti potpuno isti-koherentni, što znači da moraju imati iste valne duljine i iste amplitude λ 1 = λ 2, A 1 = A 2. 10

Ako su valovi koherentni, tada zbrajanjem mogu dati konstruktivnu ili destruktivnu interferenciju: Δx Razlika putova za konstruktivnu interferenciju: = kλ k = 0,1,2,... Razlika putova za destruktivnu interferenciju: Δx = λ 2 ( 2 k 1) k = 1,2,... Prostorna smještenost koherentnih valova i mjesto susreta u točkama P 11

Thomas Young Thomas Young (1773-1829.) bio je engleski znanstvenik, čiji doprinos je velik u području optike (svjetlost, proces vida), mehanika, energetika.. U ovom izlaganju: valna priroda svjetlosti, interferencija, pokus na na dvije uske pukotine; double slit experiment, 1801., kojim je potvrđena valna priroda svjetlosti. 12

Young-ov pokus na dvije pukotine Iz geometrije uređaja: Kuta α, udaljenosti zastora od pukotina, rednog broja i položaja svijetle ili tamne pruge mogu su dobiti relacije za valnu duljinu svjetlosti. Interferencija na tankim listićima 1 u r 2 3 D A C d l n B Razlika puteva zraka svjetlosti je: Δx = 2 AB n AD = 2nd cosl Δx = svjetlo λ ( 2k 1) 2 Δx = kλ tama 13

Jednadžba vala i interferencija 14

15

- Ogib Ogib ili difrakcija ogibni uzorak monokromatska svjetlost uski otvor 16

Ogib na prepreci (ili optičkoj rešetci) S k položaj k-tog maksimuma: kλ = Δx kλ = d sinα k A T k položaj k-tog minimuma: (2k-1)λ/2= Δx (2k-1)λ/2= d sinα k d α k C α k S 0 B Δx Položaj nultog maksimuma, k=0, Δx=0 Iz trokuta ABC izlazi da je razlika putova: Δx = d sinα Ekran (zastor) Optička mrežica (rešetka) 17

Primjer ogiba na optičkom mrežici: compact disc Staze (tracks) tvrdih diskova (compact disc) djeluju kao optičke rešetke. Različitim kutom ogiba pojedinih boja odvajaju se neke boje iz područja vidljive (bijele) svjetlosti. Staze su odvojene oko 1,6 μm, što odgovara broju oko 625 staza po milimetru; što odgovara uobičajenim laboratorijskim rešetkama. Iz uvjeta za položaje maksimuma možemo izračunati da je d sinα = kλ broj maksimuma za crvenu boju 2, te da se prvi maksimum promatra pod kutom oko 22 0. Jednadžba vala i ogib 18

19

20

- Čestična (korpuskularna) priroda svjetlosti; fotoni svjetlosti fotoelektrični efekt objašnjenje 21

jednadžba fotoefekta E f hc λ = = W izl hc λ gr + E + eu kin, maks. shema fotoefekta -energiju izlazećih elektrona možemo mjeriti zakočnim naponom Elektroni izlijeću iz tanke metalne folije pod utjecajem nekih dijelova vidljive (i UV) svjetlosti odvojenih disperzijom na prizmi 22