ЗАДАЧИ ПО ОПТИКЕ

М.Руссо, Ж.П.Матье ЗАДАЧИ ПО ОПТИКЕ Издательство «Мир» Москва 1976

Сборник задач по физической оптике составлен известными французскими учеными и предназначен для студентов, специализирующихся в области оптики и спектроскопии. Многие задачи будут полезны также и студентам других специальностей при изучении курса общей физики. В книгу включено большое число разнообразных задач по важнейшим разделам физической оптики с учетом последних достижений в этой области (голография, лазеры и т. д.). Для всех задач приведены подробные решения, в которых разбираются как физическая, так и математическая стороны вопроса. Книга представляет большой интерес для студентов университетов, педагогических и многих технических (оптико-механических, приборостроительных, физико-технических и т. п.) институтов, а также для преподавателей физических дисциплин. ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие 5 ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ 7 1. Контрастность полос Юнга 7 2. Опыт Юнга. Ахроматические полосы 20 3. Фурье-спектроскопия 23 4. Интерферометр Маха 28 5. Интерферометр Майкельсона 33 6. Интерференционные фильтры 40 7. Эталон Фабри — Перо. Использование экранов 41 8. Наблюдение фазовых объектов методом Толанского 44 9. Спектроскопия Фабри — Перо (интерференционная) 48 ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ОПТИКА 57 10. Интерференция радиоволн 57 11. Формулы Френеля 60 12. Формулы Френеля. Тонкие пленки 62 13. Кольца Ньютона в поляризованном свете 65 14. Распространение волн в слоистой диэлектрической среде 66 15. Электромагнитные волны в резонаторе 77 16. Давление излучения 80 17. Антенны 81 18. Диполи Герца 86 ИЗЛУЧЕНИЕ И ПОГЛОЩЕНИЕ 93 19. Фотометрия. Система Земля — Солнце 93 20. Спектры и энергия лазера 95 21. Оптические константы германия 100 22 Поглощение. Черные и цветные тела 101 23. Поглощение. Закон Кирхгофа 105 ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ 110

24. Параметры Стокса. Представление Пуанкаре. Матрицы Мюллера 25. Формулы Френеля. Двоякопреломляющая призма 26. Поле поляризующих призм 27. Вращательная дисперсия 28. Двукратное прохождение лучей через четвертьволновую пластинку 29. Двоякопреломляющий монохроматор 30. Опыты Френеля и Араго 31. Поляризационный интерферометр. Дифференциальный метод ?2. Электрическое двойное лучепреломление 33. Вращательная способность. Круговой дихроизм 34. Эффект Фарадея ДИФРАКЦИЯ 35. Дифракция на большом расстоянии 36. Дифракция на круглом зоачке 37. Опыт Аббе 38. Голография 39. Отражательные решетки 40. Нерегулярная решетка 41. Фазовая решетка 42. Получение и дифракция рентгеновских лучей 43. Рентгеновский спектрометр с изогнутым кристаллом РЕФРАКЦИЯ И ДИСПЕРСИЯ 44. Групповая и фазовая скорости 45. Измерение скорости света методом Фуко 46. Скорость света в движущейся воде 47. Распространение волн в периодической дискретной среде 48. Дисперсионная формула Зельмейера 49. Дисперсия в области слабого поглощения 50. Полосатые спектры. Аномальная дисперсия в парах 51. Рассеяние электромагнитного излучения в классической атомной модели 52. Дисперсия и отражение ионных кристаллов в инфракрасной области спектра 53. Пропускание поглощающей тонкой пленки 54. Электромагнитные волны в плазме 55. Колебания плазмы КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА 56. Электромагнитные волны и волны де Боойля 57. Пять упражнений на соотношение неопределенности 58. Потенциальный барьер 59. Дейтрон 60. Двойная потенциальная яма 61. Операторы углового момента 62. Эффект Комптона 63. Формула излучения Планка

110 117 120 123 126 129 130 136 143 145 151 154 154 171 184 196 206 212 216 224 228 231 231 232 236 238 241 247 250 255 264 270 272 275 278 278 282 286 292 295 301 302 305

64. Основное состояние двухэлектронного атома 310 65. Возмущение первого порядка. Основное состояние атома гелия 312 66. Возмущение второго порядка. Эффект Штарка для ротатора 316 67. Внутримолекулярный потенциал этана 319 68. Колебательно-вращательная энергия двухатомной молекулы 325 АТОМНЫЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СПЕКТРЫ 329 69. Спектр атома водорода 329 70. Спектр нейтрального лития 335 71. Эффект Доплера. Ширина спектральной линии 343 72. Поляризация резонансного излучения 348 73. Спектральные термы двухэлектронных атомов 355 74. Эффект Зеемана для двухэлектронного атома 360 75. Спектры рентгеновских лучей 364 76. Эффект Мессбауэра 369 77. Колебательный и вращательный спектры молекулы йодистого водорода 372 78. Расчет скорости света 377 79. Спектроскопия и удельная теплоемкость 379 Приложение А 388 Преобразование Фурье 388 Приложение Б 407 Степень когерентности между двумя точками, освещаемыми удаленным 407 монохроматическим источником Предметный указатель 410 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ — первого порядка 312 Аббе опыт 184 Волны в плазме 272 Автокорреляция 395 — де Бройля 278 Аномальная дисперсия 250 — распространение в периодической Антенны 81 дискретной среде 238 Аподизация 173, 181 Восстановление формы объекта 197 Аппаратная функция 18 Вращательная способность 125 Атомные спектры 329 Вращательное квантовое число 325 Ахроматические полосы 20 Вращательный спектр 372 Бабине принцип 179 Гармонический осциллятор 283 Бесселя функция 174 Гаусса функция 400 Бора постулат 330, 332 Гейзенберга микроскоп 283 Борна — Оппенгеймера Германий, оптические константы 100 приближение 325 Герца диполи 81, 86, 259 Брэгга формула 226 Глана поляризатор 123 Ван Циттерта — Цернике теорема 14, Глазебрука призма 122 109 Голография 196 Верде постоянная 152 Граница поглощения рентгеновских Видность 7 лучей 364 Вина постоянная 306 Групповая скорость 231 Возмущение второго порядка 316

Гюйгенса построение 138 Давление излучения 80 Двойная потенциальная яма 295 Двоякопреломляющая призма 117 Двухатомные молекулы, колебательно-вращательная энергия 325 — — эффект Штарка 316 Двухэлектронные атомы, основное состояние 310 — — спектральные термы 355 — — эффект Зеемана 360 Дейтрон 292 Дирака импульс 405 — распределение 396 Дисперсия 231, 279 — в области слабого поглощения 247 — для классических металлов 257 — формула Зельмейера 241 Дифракция 154 — на круглом зрачке 171 — — решетке 159 — от щели 156 — рентгеновских лучей 224 Дихроизм 145 — круговой 145 Закон Кирхгофа 105 — Мозли 364 — Рэлея — Джинса 306 — Стефана 306 Зельмейера формула 241, 254 Излучение 93 — формула Планка 305 Интерференционные полосы, контрастность 134 Интерференция радиоволн 57 — световых волн 7 Интерферометр Майкельсона 33 — Маха 28 — поляризационный 136 — Фабри — Перо 48 Ионные кристаллы, дисперсия в ИКобласти 264 Кастлера — Монтарнала установка

223 Классический атом, модель рассеяния 255 Когерентности степень 407 Когерентность частичная 409 Комплексная диэлектрическая проницаемость 262 Комптоновская длина волны 278 Контрастность 29, 217, 403 — полос Юнга 7 — фазовая 217 Корреляция 395 Лазер, спектры 95 — энергия 95 Ланде множитель 348 Линзы голографические 202 Лучепреломление двойное 110 — — в электрическом поле 143 Молекулярные спектры 329 Монохроматор 129 — с двойным лучепреломлением 129 Мюллера матрицы 111 Ньютона кольца 65 Операторы углового момента 301 Оптическая плотность 7 Основное состояние гелия 312 Осциллятора сила 242 Парсеваля теорема 189, 394 Пары олова, дисперсия 253 Плазма 372 Пластинка полуволновая 131, 137 — четвертьволновая 126 Поглощение 93, 101 Пойнтинга вектор 83 Показатель преломления комплексный 267 Полосатые спектры 123, 250 Поляризационные призмы 120 Поляризация резонансного излучения 348 Потенциал внутримолекулярный этана 319 Потенциальный барьер 289 Пуанкаре сфера 110

Пуассона распределение 396 Радиоволны 57 Разрешающая способность 186 Рассеяние излучения 255 Резонансное излучение 348 Резонаторы 77 Рентгеновские лучи 224, 364 Рентгеновский спектрометр 228 Рефракция 231 Решетка нерегулярная 212 — отражательная 206 — синусоидальная 168, 205 — фазовая 216 — Фраунгофера 184, 212 — Фуко 168, 209 — эшелетт 207, 210 Свертка 393 Серия Бальмера 329, 330, 332, 334,. 343 — Лаймана 333, 343 — Пашена 343, 345 — Пикеринга 329, 334 — Ридберга 329, 334 Слоистые среды 66 Скорость света 377 — — в движущейся воде 236 — — измерение методом Фуко 232 Соотношение неопределенности 282 Спектр атома водорода 329 — дейтерия 329 — комбинационного рассеяния 380 — лития 335

— рентгеновских лучей 364 — термы 335, 350, 355 — ширина линии 336, 353 Стокса вектор 111 Тонкие пленки 62 — — поглощение 270 — — пропускание 270 Удельная теплоемкость 379 Фабри — Перо спектроскопия 48 — — эталон 41 Фазовая пластинка 182 — скорость 231 Фокусирующие дефекты 173, 183 Френеля — Араго опыты 130 — формулы 60, 62, 117 Фурье преобразование 9, 15, 189, 388 Цветное тело 101 Черное тело 101 Эйри диск 178 Электромагнитная оптика 57 Электромагнитные волны 278 — — в плазме 272 Этан 319 Эффект Доплера 233, 236, 343 — — Физо 336 — Зеемана 349, 360 — Комптона 302 — Мессбауэра 369 — Штарка 316 Экранирование 366 Юнга полосы 7, 20