Сборник задач по физике Оптика, кинематика, Электромагнитные колебания.

Дифракция на оси от круглого отверстия

В отверстии помещается только первая зона Френеля, радиус отверстия . , где - амплитуда колебаний в точке Р в отсутствии препятствия,  - интенсивность в отсутствии отверстия. В центре (точка Р) – яркое пятно, интенсивность плавно спадает к периферии ( См. Рис. 3.10, N = 1).

В отверстии помещается две первые зоны Френеля, . . В точке Р – тёмный кружок, окружённый светлым кольцом ( Cм. Рис. 3.10, N = 2 ).

В отверстии помещается три первые зоны Френеля. . . В точке Р – светлое пятно, менее яркое, чем в пункте 1, далее тёмное кольцо, переходящее в светлое большего радиуса ( См. Рис. 3.10, N = 3 ).

нечетное число зончетное число зон

Зональная (зонная) пластинка

 или (3.12)

.

n открытых нечётных (только!) или n открытых чётных (только!) дают амплитуду колебаний , а интенсивность .

, (3.13)

т.к.  , (3.14)

f – фокусное расстояние зонной пластинки.

Особенности: 

Зонная пластинка (в отличие от линзы) система не таутохронная: колебания, приходящие в фокус от соседних открытых зон, различаются по фазе на 2π (разность хода λ).

Кроме основного фокуса пластинка имеет бесконечную последовательность фокусов  Последовательность точек Fn, в которые колебания от соседних открытых зон приходят с разностью хода 2λ, 3λ и т.д. Дополнительные фокусы имеют освещённость существенно более слабую по сравнению с основным.

Замечание (Рэлей): интенсивность в точке наблюдения Р увеличивается в 4 раза, если изменить на π фазы вторичных волн (не уничтожать!), исходящих от всех зон Френеля с чётными (или нечётными) номерами.

Работа и кинетическая энергия.

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек.

  где:  — масса тела;  — скорость центра масс тела;

   — момент инерции тела;  — угловая скорость тела.

Единица измерения в системе СИ — Джоуль.

Работа всех сил, действующих на частицу, идёт на приращение кинетической энергии частицы:

2) Консервативная сила. Работа в потенциальном поле.

Консервативные силы (потенциальные силы) — силы, работа которых не зависит от формы траектории.

Для консервативных сил выполняются следующие тождества:

 — работа консервативных сил равен 0;

 — работа консервативных сил по произвольному замкнутому контуру равна 0;

 — консервативная сила является градиентом некой скалярной функции U, называемой силовой.

В потенциальном поле работа сил поля на любом замкнутом пути равна нулю.

3) Связь между потенциальной энергией и силой.

Работа: , где -проекция на перемещение. - потенциальная энергия. . - среднее значение на отрезке Для того, чтобы найти положение любой точки необходимо найти предел: - частная производная энергии по направлению. Поскольку направление S было выбрано произвольно, то можно представить это по координатам: Эта функция представляет проекции вектора силы на координатные оси.

Виды механических волн. Основы акустики. Элементы физиологической акустики. Уравнение плоской бегущей синусоидальной и сферической волн. Звуковые волны в газах. Скорость распространения звука. Волновое уравнение распространения акустических волн в линейной однородной изотропной непоглощающей упругой среде. Волновое уравнение распространения упругих волн в стержнях. Давление звука, объемная плотность энергии, вектор плотности потока энергии, интенсивность звуковой волны. Когерентные волны. Интерференция волн. Акустическая стоячая волна для случая нормального падения плоской акустической волны на плоскую границу более плотной упругой среды
Измерение силы тока и напряжения в цепях постоянного тока