Волновые процессы. Основные законы [Игорь Евгеньевич Иродов] (pdf) читать онлайн
- Волновые процессы. Основные законы 8.63 Мб, 254с. скачать: (pdf) - (pdf+fbd) читать: (полностью) - (постранично) - Игорь Евгеньевич Иродов
Книга в формате pdf! Изображения и текст могут не отображаться!
[Настройки текста] [Cбросить фильтры]
И.Е.Иродов
ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ
Данное учебное пособие содержит теоретический материал (основные идеи
волновых процессов), а также разбор многочисленных примеров и задач, где
показано, как (по мнению автора) надо подходить к их решению. Задачи тесно
связаны с основным текстом и часто являются его развитием и дополнением.
Материал книги, насколько возможно, освобожден от излишней математизации
— основной акцент перенесен на физическую сторону рассматриваемых явлений.
Для студентов физических специальностей вузов.
Содержание
Предисловие
5
Принятые обозначения
6
Часть I. Волны
7
Глава 1. Упругие волны
9
§ 1.1. Уравнение волны.
9
§ 1.2. Волновые уравнения
13
§ 1.3. Скорость упругих волн
17
§ 1.4. Энергия упругой волны
20
§ 1.5. Стоячие волны
25
§ 1.6. Эффект Доплера для звуковых волн
29
Задачи
32
Глава 2. Электромагнитные волны
37
§ 2.1. Волновое уравнение электромагнитной волны
37
§ 2.2. Плоская электромагнитная волна
38
§ 2.3. Стоячая электромагнитная волна
42
§ 2.4. Энергия электромагнитной волны
44
§ 2.5. Импульс электромагнитной волны
46
§ 2.6. Эффект Доплера для электромагнитных волн.
48
§ 2.7. Излучение диполя
52
Задачи
56
Часть II. Волновая оптика
61
Глава 3. Вступление
63
§ 3.1. Световая волна
63
§ 3.2. Электромагнитная волна на границе раздела
66
§ 3.3. Геометрическая оптика
69
Задачи
73
Глава 4. Интерференция света
81
§ 4.1. Интерференция световых волн
81
§ 4.2. Когерентность
85
§ 4.3. Интерференционные схемы
93
§ 4.4. Интерференция при отражении от тонких пластинок
100
§ 4.5. Интерферометр Майкельсона
110
§ 4.6. Многолучевая интерференция
111
Задачи
114
Глава 5. Дифракция света
§ 5.1. Принцип Гюйгенса-Френеля
§ 5.2. Дифракция Френеля на круглом отверстии
§ 5.3. Дифракция Френеля на полуплоскости и щели
§ 5.4. Дифракция Фраунгофера
§ 5.5. Дифракция Фраунгофера на круглом отверстии
§ 5.6. Дифракция Фраунгофера на щели
§ 5.7. Дифракционная решетка
§ 5.8. Дифракционная решетка как спектральный прибор
§ 5.9. Дифракция на пространственной решетке
§ 5.10. О голографии
Задачи
Глава 6. Поляризация света
§ 6.1. Общие сведения о поляризации
§ 6.2. Поляризация при отражении и преломлении
§ 6.3. Поляризация при двойном лучепреломлении
§ 6.4. Суперпозиция поляризованных волн
§ 6.5. Интерференция поляризованных волн
§ 6.6. Искусственное двойное лучепреломление
§ 6.7. Вращение направления линейной поляризации
Задачи
Глава 7. Взаимодействие света с веществом
§ 7.1. Дисперсия света
§ 7.2. Классическая теория дисперсии
§ 7.3. Групповая скорость
§ 7.4. Поглощение света
§ 7.5. Рассеяние света
Задачи
Приложения
1. Излучение Вавилова-Черенкова
2. Единицы физических величин
3. Десятичные приставки к названиям единиц
4. Греческий алфавит.
5. Единицы величин в СИ и системе Гаусса
6. Основные формулы электродинамики в СИ и гауссовой системе
7. Некоторые физические константы
Предметный указатель
Предметный указатель
— в электрическом поле 203
Амплитуда волны 10
Бизеркала Френеля 96
Анализатор 180
Анализ поляризованного света 195
Билинза Бийе 97
— рентгеноструктурный 165
Бипризма Френеля 93
Вектор волновой 12
Анизотропия 185
— Пойнтинга 45
— при деформации 202
121
121
124
133
140
142
147
150
158
162
165
169
177
177
181
185
189
197
202
205
209
217
217
218
223
227
229
232
239
241
243
243
243
244
245
246
247
— световой 64
— Умова 23
Вентиль оптический 208
Вещества оптически активные 205
— отрицательные и положительные
208
— право- или левовращающие 206
Волна гармоническая 10
— левополяризованная 191
— опорная 166
— плоскополяризованная 177
— правополяризованная 191
— предметная 166
— эллиптически-поляризованная 177
Волновая зона 52
— поверхность 11
Волновое число 11
Волновой вектор 12
— пакет 223
Волны звуковые 20
— когерентные 83
— линейно-поляризованные 177
— необыкновенные 185
— обыкновенные 185
— плоские 11
— поляризованные 177
— поперечные 9, 39
— продольные 9
— световые 65
— стоячие 25,43
— сферические 12
— упругие 9
— цилиндрические 13
— электромагнитные 37
Восприимчивость диэлектрика 219
Вращение естественное 205
— магнитное 207
Время когерентности 90
Голограмма 167
Голография 166
Группа волн 223
Давление световое 47
Дебайграмма 165
Деполяризация 181
Деформация относительная 14
Диаграмма векторная 81
— фазовая 81
— направленности 54
Диполь 52
Дипольный момент 52, 219
Дисперсия 64, 217
— аномальная 217
— вещества 217
— нормальная 217
— света 64, 217
— угловая 158
Дифракция в параллельных лучах
140
— от круглого отверстия 124, 142
— от множества отверстий 144
— от полуплоскости 134
— Фраунгофера 140
— — от щели 147
— Френеля 124, 133
— — от края полуплоскости 134
— — от щели 138, 139
Дихроизм 187
Длина волны 10
— когерентности 86
— пути оптическая 70
Закон Брюстера 181
— Бугера 227
— Гука 17
— Малюса 180
— отражения 69
— преломления 69
— Рэлея 230
— Снелла 69
Зеркало Ллойда 114
Зона волновая 52
— интерференции 83
Зоны Френеля 124
Излучение Вавилова-Черенкова 241
— дипольное 54
Импульс волны электромагнитной 46
Интенсивность волны 23, 65
Интерференция волн 82
— многолучевая 111
— поляризованных волн 197-201
Интерферометр звездный 92
— Майкельсона 110
— Фабри-Перо 112
Когерентность 81
— временная 85
— пространственная 85
Кольца Ньютона 106
Колебания когерентные 81
— собственные 28
— струны 28
Компенсатор 194
Коэффициент затухания волны 11
— ослабления 252
— отражения 68
— поглощения 228
— пропускания 68
— зкстинкции 232
Кривая видности 63
— относительной спектральной
чувствительности 63
Кристалл одноосный 186
— отрицательный 188
— положительный 188
Критерий Рэлея 145, 158
Лазер 66 Линза тонкая 71
— — рассеивающая 72
— — собирающая 72 Луч 65
— необыкновенный 185
— обыкновенный 185
Лучепреломление двойное 185
Максимумы главные 152
— добавочные 154
Метод Дебая-Шерера 165
— Лауэ 165
Направления пластинки главные 192
Область дисперсии 114, 160
Оптика геометрическая 69
Оптическая длина пути 70
— разность хода 73
— сила 72
Опыт Юнга 86
Опыты Лебедева 47
Ось оптическая 186
Относительная спектральная
чувствительность 63
Отражение полное внутреннее 70
Период колебаний 10
— решетки 151
— структуры 162
Плазма 222
Пластинка в полволны 193
— — четверть волны 192
— двупреломляющая 189
— кристалла KDP 205
Плоскость главная 186
— поляризации 177
— пропускания поляризатора 179
Плотность импульса 46
— оптическая 64
— потока энергии 22, 45
Поверхности волновые 188
— лучевых скоростей 188
Поглощение света 227
Показатель затухания 222
— преломления 64
— — комплексный 222
Полосы равного наклона 104
— равной толщины 105
Поляризаторы 179
Поляризация волн 177
Поляроид 187
Порядки спектра 156, 160
Порядок интерференции 83
Постоянная Верде 207
— вращения 206
— Керра 203
Потеря полуволны 101
Поток световой 64
Принцип Гюйгенса-Френеля 122, 124
— суперпозиции 25
— Ферма 70
Проницаемость диэлектрическая 36
— магнитная 36
Просветление оптики 108
Пучности 25
Пятно Пуассона 129
Разрешающая способность объектива
145, 146
— — решетки 159
— — спектрального прибора 158
Рассеяние света 229, 230
— молекулярное 231
Расстояние межплоскостное 164
Распределение интенсивности от
щели 149
— — от дифракционной решетки 157
Расходимость пучка дифракционная
143
Реплики 161
Решетка вибраторов 162
— дифракционная 150
— — фазовая 161
Свет естественный 65, 178
— круго-поляризованный 193
— линейно-поляризованный 66
— плоскополяризованный 66
— поляризованный 66
— частично-поляризованный 179
— эллиптически-поляризованный 66,
191
Световой поток 64
Сечение главное 186
Сила оптическая 72
Скорость групповая 223, 224
— звука в газе 20
— поперечной волны 18
— распространения энергии 227
— фазовая 11, 223
— электромагнитной волны 38
Спектроскопия рентгеновская 164
Спираль Корню 135
— Френеля 127, 128
Способность разрешающая
объектива 146
— — решетки 158
Среда мутная 230
Степень когерентности 85
— поляризации 179
— монохроматичности 88
Стопа пластинок 183
Счетчики черенковские 242
Таутохронность 70
Теорема Бабине 150
Увеличение линзы 73
Угол Брюстера 181
— полной поляризации 181
— предельный 70
— скольжения 164
Узлы 25
Уравнение волновое 14, 16
— волны 9,10
— — затухающей 11
— — плоской 11
— — стоячей 25
— — сферической 12
— — цилиндрической 13
Уравнения Максвелла 37
Условие главных максимумов 152,
164
— минимумов 148
Условия граничные 67
— Лауэ 163
Фаза волны 11
Флуктуации плотности 231
Формула Брэгга-Вульфа 164
— Рэлея 225 Формулы Френеля 194
Цвета тонких пластинок 104
Цуг волн 65
Частоты собственные 28
Число волновое 11
Ширина интерференционной полосы
84
— когерентности 90, 91
Экраны дополнительные 150
Энергия волн упругих 21, 22
— — электромагнитных 44
Эффект Доплера для звука 29
— — для электромагнитных волн 49
— — поперечный 50
— — продольный 49
— запаздывания 31, 49
— Керра 203
— Поккельса 205
— Фарадея 207
Ячейка Керра 203
ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ
Данное учебное пособие содержит теоретический материал (основные идеи
волновых процессов), а также разбор многочисленных примеров и задач, где
показано, как (по мнению автора) надо подходить к их решению. Задачи тесно
связаны с основным текстом и часто являются его развитием и дополнением.
Материал книги, насколько возможно, освобожден от излишней математизации
— основной акцент перенесен на физическую сторону рассматриваемых явлений.
Для студентов физических специальностей вузов.
Содержание
Предисловие
5
Принятые обозначения
6
Часть I. Волны
7
Глава 1. Упругие волны
9
§ 1.1. Уравнение волны.
9
§ 1.2. Волновые уравнения
13
§ 1.3. Скорость упругих волн
17
§ 1.4. Энергия упругой волны
20
§ 1.5. Стоячие волны
25
§ 1.6. Эффект Доплера для звуковых волн
29
Задачи
32
Глава 2. Электромагнитные волны
37
§ 2.1. Волновое уравнение электромагнитной волны
37
§ 2.2. Плоская электромагнитная волна
38
§ 2.3. Стоячая электромагнитная волна
42
§ 2.4. Энергия электромагнитной волны
44
§ 2.5. Импульс электромагнитной волны
46
§ 2.6. Эффект Доплера для электромагнитных волн.
48
§ 2.7. Излучение диполя
52
Задачи
56
Часть II. Волновая оптика
61
Глава 3. Вступление
63
§ 3.1. Световая волна
63
§ 3.2. Электромагнитная волна на границе раздела
66
§ 3.3. Геометрическая оптика
69
Задачи
73
Глава 4. Интерференция света
81
§ 4.1. Интерференция световых волн
81
§ 4.2. Когерентность
85
§ 4.3. Интерференционные схемы
93
§ 4.4. Интерференция при отражении от тонких пластинок
100
§ 4.5. Интерферометр Майкельсона
110
§ 4.6. Многолучевая интерференция
111
Задачи
114
Глава 5. Дифракция света
§ 5.1. Принцип Гюйгенса-Френеля
§ 5.2. Дифракция Френеля на круглом отверстии
§ 5.3. Дифракция Френеля на полуплоскости и щели
§ 5.4. Дифракция Фраунгофера
§ 5.5. Дифракция Фраунгофера на круглом отверстии
§ 5.6. Дифракция Фраунгофера на щели
§ 5.7. Дифракционная решетка
§ 5.8. Дифракционная решетка как спектральный прибор
§ 5.9. Дифракция на пространственной решетке
§ 5.10. О голографии
Задачи
Глава 6. Поляризация света
§ 6.1. Общие сведения о поляризации
§ 6.2. Поляризация при отражении и преломлении
§ 6.3. Поляризация при двойном лучепреломлении
§ 6.4. Суперпозиция поляризованных волн
§ 6.5. Интерференция поляризованных волн
§ 6.6. Искусственное двойное лучепреломление
§ 6.7. Вращение направления линейной поляризации
Задачи
Глава 7. Взаимодействие света с веществом
§ 7.1. Дисперсия света
§ 7.2. Классическая теория дисперсии
§ 7.3. Групповая скорость
§ 7.4. Поглощение света
§ 7.5. Рассеяние света
Задачи
Приложения
1. Излучение Вавилова-Черенкова
2. Единицы физических величин
3. Десятичные приставки к названиям единиц
4. Греческий алфавит.
5. Единицы величин в СИ и системе Гаусса
6. Основные формулы электродинамики в СИ и гауссовой системе
7. Некоторые физические константы
Предметный указатель
Предметный указатель
— в электрическом поле 203
Амплитуда волны 10
Бизеркала Френеля 96
Анализатор 180
Анализ поляризованного света 195
Билинза Бийе 97
— рентгеноструктурный 165
Бипризма Френеля 93
Вектор волновой 12
Анизотропия 185
— Пойнтинга 45
— при деформации 202
121
121
124
133
140
142
147
150
158
162
165
169
177
177
181
185
189
197
202
205
209
217
217
218
223
227
229
232
239
241
243
243
243
244
245
246
247
— световой 64
— Умова 23
Вентиль оптический 208
Вещества оптически активные 205
— отрицательные и положительные
208
— право- или левовращающие 206
Волна гармоническая 10
— левополяризованная 191
— опорная 166
— плоскополяризованная 177
— правополяризованная 191
— предметная 166
— эллиптически-поляризованная 177
Волновая зона 52
— поверхность 11
Волновое число 11
Волновой вектор 12
— пакет 223
Волны звуковые 20
— когерентные 83
— линейно-поляризованные 177
— необыкновенные 185
— обыкновенные 185
— плоские 11
— поляризованные 177
— поперечные 9, 39
— продольные 9
— световые 65
— стоячие 25,43
— сферические 12
— упругие 9
— цилиндрические 13
— электромагнитные 37
Восприимчивость диэлектрика 219
Вращение естественное 205
— магнитное 207
Время когерентности 90
Голограмма 167
Голография 166
Группа волн 223
Давление световое 47
Дебайграмма 165
Деполяризация 181
Деформация относительная 14
Диаграмма векторная 81
— фазовая 81
— направленности 54
Диполь 52
Дипольный момент 52, 219
Дисперсия 64, 217
— аномальная 217
— вещества 217
— нормальная 217
— света 64, 217
— угловая 158
Дифракция в параллельных лучах
140
— от круглого отверстия 124, 142
— от множества отверстий 144
— от полуплоскости 134
— Фраунгофера 140
— — от щели 147
— Френеля 124, 133
— — от края полуплоскости 134
— — от щели 138, 139
Дихроизм 187
Длина волны 10
— когерентности 86
— пути оптическая 70
Закон Брюстера 181
— Бугера 227
— Гука 17
— Малюса 180
— отражения 69
— преломления 69
— Рэлея 230
— Снелла 69
Зеркало Ллойда 114
Зона волновая 52
— интерференции 83
Зоны Френеля 124
Излучение Вавилова-Черенкова 241
— дипольное 54
Импульс волны электромагнитной 46
Интенсивность волны 23, 65
Интерференция волн 82
— многолучевая 111
— поляризованных волн 197-201
Интерферометр звездный 92
— Майкельсона 110
— Фабри-Перо 112
Когерентность 81
— временная 85
— пространственная 85
Кольца Ньютона 106
Колебания когерентные 81
— собственные 28
— струны 28
Компенсатор 194
Коэффициент затухания волны 11
— ослабления 252
— отражения 68
— поглощения 228
— пропускания 68
— зкстинкции 232
Кривая видности 63
— относительной спектральной
чувствительности 63
Кристалл одноосный 186
— отрицательный 188
— положительный 188
Критерий Рэлея 145, 158
Лазер 66 Линза тонкая 71
— — рассеивающая 72
— — собирающая 72 Луч 65
— необыкновенный 185
— обыкновенный 185
Лучепреломление двойное 185
Максимумы главные 152
— добавочные 154
Метод Дебая-Шерера 165
— Лауэ 165
Направления пластинки главные 192
Область дисперсии 114, 160
Оптика геометрическая 69
Оптическая длина пути 70
— разность хода 73
— сила 72
Опыт Юнга 86
Опыты Лебедева 47
Ось оптическая 186
Относительная спектральная
чувствительность 63
Отражение полное внутреннее 70
Период колебаний 10
— решетки 151
— структуры 162
Плазма 222
Пластинка в полволны 193
— — четверть волны 192
— двупреломляющая 189
— кристалла KDP 205
Плоскость главная 186
— поляризации 177
— пропускания поляризатора 179
Плотность импульса 46
— оптическая 64
— потока энергии 22, 45
Поверхности волновые 188
— лучевых скоростей 188
Поглощение света 227
Показатель затухания 222
— преломления 64
— — комплексный 222
Полосы равного наклона 104
— равной толщины 105
Поляризаторы 179
Поляризация волн 177
Поляроид 187
Порядки спектра 156, 160
Порядок интерференции 83
Постоянная Верде 207
— вращения 206
— Керра 203
Потеря полуволны 101
Поток световой 64
Принцип Гюйгенса-Френеля 122, 124
— суперпозиции 25
— Ферма 70
Проницаемость диэлектрическая 36
— магнитная 36
Просветление оптики 108
Пучности 25
Пятно Пуассона 129
Разрешающая способность объектива
145, 146
— — решетки 159
— — спектрального прибора 158
Рассеяние света 229, 230
— молекулярное 231
Расстояние межплоскостное 164
Распределение интенсивности от
щели 149
— — от дифракционной решетки 157
Расходимость пучка дифракционная
143
Реплики 161
Решетка вибраторов 162
— дифракционная 150
— — фазовая 161
Свет естественный 65, 178
— круго-поляризованный 193
— линейно-поляризованный 66
— плоскополяризованный 66
— поляризованный 66
— частично-поляризованный 179
— эллиптически-поляризованный 66,
191
Световой поток 64
Сечение главное 186
Сила оптическая 72
Скорость групповая 223, 224
— звука в газе 20
— поперечной волны 18
— распространения энергии 227
— фазовая 11, 223
— электромагнитной волны 38
Спектроскопия рентгеновская 164
Спираль Корню 135
— Френеля 127, 128
Способность разрешающая
объектива 146
— — решетки 158
Среда мутная 230
Степень когерентности 85
— поляризации 179
— монохроматичности 88
Стопа пластинок 183
Счетчики черенковские 242
Таутохронность 70
Теорема Бабине 150
Увеличение линзы 73
Угол Брюстера 181
— полной поляризации 181
— предельный 70
— скольжения 164
Узлы 25
Уравнение волновое 14, 16
— волны 9,10
— — затухающей 11
— — плоской 11
— — стоячей 25
— — сферической 12
— — цилиндрической 13
Уравнения Максвелла 37
Условие главных максимумов 152,
164
— минимумов 148
Условия граничные 67
— Лауэ 163
Фаза волны 11
Флуктуации плотности 231
Формула Брэгга-Вульфа 164
— Рэлея 225 Формулы Френеля 194
Цвета тонких пластинок 104
Цуг волн 65
Частоты собственные 28
Число волновое 11
Ширина интерференционной полосы
84
— когерентности 90, 91
Экраны дополнительные 150
Энергия волн упругих 21, 22
— — электромагнитных 44
Эффект Доплера для звука 29
— — для электромагнитных волн 49
— — поперечный 50
— — продольный 49
— запаздывания 31, 49
— Керра 203
— Поккельса 205
— Фарадея 207
Ячейка Керра 203
Последние комментарии
1 день 9 часов назад
1 день 13 часов назад
1 день 15 часов назад
1 день 17 часов назад
1 день 23 часов назад
1 день 23 часов назад