На главную Тексты книг БК Аудиокниги БК Полит-инфо Советские учебники За страницами учебника Фото-Питер Настрои Сытина Радиоспектакли Детская библиотека

Введение в оптику. Поль Р. В. — 1947 г.

Р. В. Поль

Введение в оптику

Учебное пособие для вузов и втузов

*** 1947 ***


DjVu

      СОДЕРЖАНИЕ
     
      Предисловие к русскому изданию
      Из предисловии к первому немецкому изданию
      Из предисловия ко второму и третьему немецкому изданию
     
      I. Простейшие оптические явления
      § 1. Введение (И). § 2. Световой пучок и световые лучи (12).
      § 3. Точечные и линейные источники света (14). § 4. Основные явления отражения и преломления (14). § 5. Закон отражения как предельный эакон. Рассеянный свет (17). 6. Обращение направления света. Полное внутреннее отражение (18). § 7. Призмы, тонкие линзы и вогнутые зеркала (21). § 8. Разделение параллельных световых пучков путём отображения (28). § 9. Распространение света бегущими волнами. § 10. Излучение как перенос энергии. Измерение мощности излучения. Амплитуда световых волн (32). §11. Излучение различных длин волн. Дисперсия. § 12. Техническое дополнение. Угловые зеркала и отражательные приэмы (38).
     
      II. Изображение и значение ограничения светового пучка
      § 13. Точки изображения, даваемого линзой, как диффракциойные картины краев линзы (41). § 14. Разрешающая сила линз, в частности глаза и телескопа (44). § 15. Возникновение диффракцииа Различие между диффракцией Фраунгофера и Френеля (46);
     
      III. Некоторые подробности (в том чисЛе технические) относительно изображений и ограничений пучков
      § 16. Предварительные замечания. Понятие о погрешностях изображений (50). § 17. Главные плоскости, узловые точки и зрачки (52). § 18. Сферическая аберрация, апланатическое изображение и услрвие синусов (61). § 19. Два вида искривления плоскости изображения и астигматизм (63). § 20. Кома и дисторсия (67). § 21. Хроматическая аберрация (67). § 22. Увличение угла зрения лупой и телескопом (70). § 23. Увеличение угла зрения проекционным аппаратом и микроскопом. Разрешающая сила микроскопа (74). § 24. Телескопические системы (78). § 25. Поле зрения оптических приборов (81). § 26. Отображение пространственно протяжённых предметов. Перспектива (84).
     
      IV. Энергия излучения и ограничение пучков
      § 27. Предварит льное замечание (90). § 28. Излучение и угол раскрытия. Определения (90). § 29. Излучение поверхности Солнца (94). § 30. Влияние отображения на плотность излучения S' и облучённость Ъ (94). § 31. Дальность и секретность оптических сигналов (96). § 32. Параллельный пучок света как недостижимый предельный случай (97).
     
      V. Интерференция и её применения
      § 33. Предварительное замечание (98). § 34. Интерференция двух цугов волн (99). § 35. Когерентность (102). § 36. Интерференция света с двумя центрами волн при поперечном наблюдении (104). § 37. Некоторые применения интерференции при поперечном наблюдении. Обоснование условия когерентности (10(). § 38. Порядки интерференционных полос и длина групп волн (10:). § 39. Интерференция с двумя центрами волн. Наблюдение под углом (111). § 40. Интерференция с двумя центрами волн. Наблюдение вдоль линии соединения центров (112). § 41. Интерференция со многими парами центров волн, полученными путём отражения от плоскопараллельной пластинки (114). § 42. Интерференция со многими парами центров волн, полученными путём рассеяния (116). § 43. Интерференция со многими парами цугов волн, полученными путём отражение од клинообразной пластинки (120). §44. Стоячие световые волны (124). § 45. Оптические интерферометры (125).
     
      VI. Диффракция и её применения
      § 46. Тень (127). § 47. Построение зон Френеля. Зональная пластинка (129). § 48. Теорема Бабине (132). § 49. Значение диффракции для призматического центрального аппарата. Спектральные линии (134). § 50. Разрешающая способность и дисперсия призмы (136). § 51. Диффракционная решётка и её применение в спектральном аппарате (138). § 52. Разрешающая способность решётки и дисперсионная область. Предварительное разложение (140). 53. Разновидности диффракционных решёток (143). § 54. Создание групп в лн спектральным аппаратом (140). § 55. Интерфе] енционные полосы Тальбота в непрерывном спектре. Дифракционная кагтина ступени (148). § 56. Интерферометры в качестве спектральных аппаратов с большой разрешающей способностью (150). § 57. Диффракция на плоских точечных решётках (15°). § 58. Диффракция на лространственных точечных решётках (154). § 59. Слоистые решётки (160). § 60. Диффракция на многих отверстиях или частицах, расположенных беспорядочно (161). § 61. Радуга (163).
     
      VII. Скорость света. Свет в движущихся системах отсчёта
      § 62. Предварительное замечание (1С6). § 63. Первое измерение скорости света Олафом Рёмероч (167). § 64. Измерения скорости света на Земле. § 65. Измерение скорости света при наблюдении в системе отсчёта, движущейся с ускорением (171). § 66. Частота света (175). § 67. Эффект Допплера в оптике (175). § 68. Эффект Допплера при больших скоростях (178).
     
      VIII. Поляризованный свет
      § 69. Поперечные и продольные волны (180). § 70. Свет как поперечная волна (181). § 71. Различные типы поляризаторов (183). § 72. Двойное лучепреломление. Преломление кварца и исландского шпата (185). § 73. Эллиптически-поляризованный свет (189). § 74. Общие сведения об интерференции поляризованного света. Интерференция в параллельном поляризованном пучке света (195). § 75. Интерференционные явления в расходящемся поляризованном свете. (197).. §, 76. Анализ эллиптически-поляризованного света (200). § 77. бптйчески активные вещества (20 2). § 78. Двойное лучепреломление при напряжениях (204). § 79. Заключительное замечание (205).
     
      IX. Связь между отражением, преломлением и поглощением света
      § 80. Предварительное замечание. § 81. Коэффициент погашения и коэффициент поглощения. Средняя глубина проникновения
      света (206). ?§ 82. Отражение свега при слабом поглощении и нормальном падении (209). § 83. Отражение света при слабом поглощении и наклонном падении (211). § 84. Формулы Френеля (213). § 85. Применение отражения и преломления для создания и исследорания полностью или частично поляризованного света (216). § 86. Полнее внутреннее отражение (218). § 87. Отражение света при сильном поглощении (224). § 88. Краткий обзор математического аппарата, используемого при изучении колебаний, и, волн (227). § 89. Количественный расчёт отражения света при сильном поглощении и нормальном падении. Формула Бера (231). § 90. Измерение оптических постоянных п и (гсх)при помощи отражения (233). § 91. Заключительное замечание (238).
     
      X. Рассеяние и дисперсия.
      § 92. Обэор содержания главы (240). § 93. Оснрвные соображения о количественной теории рассеяния (Г40). § 94. Количественные соотношения в явлениях вынужденных колебаний (241). §25. Диполь и его электрический момент (244). § 96. Излучение колеблющегося диполя (246). § 97. Когерентное рассеянное излучение и его подразделения (248). § 98. Рэлеевское рассеяние слабопоглощающими частицами и поляризация света (248).
      § 99. Погашение посредством рэлеевского рассеяния. Число Аво-гадго (251). § 100. Погашение рассеянного рентгеновского света (255). § 101. Рассеяние упорядоченными частицами (257). § 102. Рассеяние рентгеновских лучей отдельными молекулами (258). § 103. Рассеяние видимого света большими, слабо поглощающими частицами (260). § 104. Сведёние преломления к рассеянию (262). § 105. Дисперсия и поглощение. Экспериментальные данные (264). § 106. Качественное объяснение оптических дисперсионных кривых. § 107. Количественная сторона дисперсии света (271). § 108. Преломлений и число молекул. Рефракция. Увлечение света (274). § 109. Искривленные лучи света. Метод Тёплера (27Г). § 110. Общая характеристика поглощения света (281). § 111. Количественное объяснение полос поглощения. Абсорбционный спектральный анализ (283). § И2. Свойства оптичесшгактиеных резонаторов (287). §113. Погашение малыми, сильно поглощающими частицами. Особенности коллоидных частиц металлов (294). § 114. Погашение болиними, сильно поглощающими коллоидными частицами. Искусственный дихроизм и искусственное двойное преломление (299). § 115. Рамановское рассеяние (301).
     
      XI. Квантовый характер поглощения и испускания излучения у атомов § 116.-Предварительное замечание (305). § 117. Основные опыты по фотоэлектрическому эффекту (305). § 118. Уравнение фотоэффекта и постоянная Планка h (306). § 119. Спектральные линии атомов. Серии. Комбинационный принцип (310). § 120. Схема уровней атомов (315). § 121. Возбуждённые соcтояния и их длительность (319). § 122. Резонансная и многолинейная флуоресиенпия (323). § 123. Сенсибилизированная флуоресценция (Г2(). § 124. Мета стабильные состояния (327). § 125. Сплошной спектр у предела серии и фотоэффект у атомов газа (328). § 126. Схема уровней и удары электронов (330). § 127. Модель атома и порядковый номер элемента. § 128. Связь частоты Ридберга с элементарным электрическим зарядом е и постоянной Планка k. Модель атома Бора (338).
      § 129. Спектральные серки и периодическая система (342). § 130. Непрерывный рентгеновский спектр и постоянная Планка h (351). § 131. Спектральные линии и схема уровней рентгеновского излучения (357). § 132. ч“лУчи (365). § 133. Фотоэффект, в частноcти, внутриатомный, в рентгеновской области (367). § 134. Схема уровней и квантовые числа (370). § 135. Квантовые числа и векторы в модели атома (372). § 136. Расщепление спектральных линий в магнитном поле и пространственное квантование (378). § 137. Расщепление спектральных линий в электрическом поле (386). § 138. Сверхтонкая структура спектральных лцний (386). § 139. Принцип однозначности (388).
     
      XII. Квантовый характер поглощения н испускания излучения у молекул
      § 140. Предварительное замечание (391). § 141. Молекулярные спектры (391). § 142. Полоса — основная единица молекулярного спектра (393). § 143. Схема уровней молекулярного спектра (395). § 144. Модельное толкование схемы уровней полос (397). § 145. Полосатые спектры и форма молекул (400). § 146. Полосатые спектры растворённых и адсорбированных молекул (402). § 147. Молекулярные спектры твёрдых тел (404). § 148. Процессы, связанные с поглощением света атомами. Закон квантовой эквивалентности (405). § 149. Световая энергия, поглощённая молекулами (406).
      § 150. Флуоресценция молекул в парах и жидких растворах (407). § 151. Тушение флуоресценции. Поляризованное свечение флуоресценции (408). § 152. Фотохимические процессы в парах и жидких растворах (409). § 153. Фотохимические процессы в кристаллах. Простейший случай: только перемещение электронов (411). § 154. Фотохимические разложения в ионных кристаллах. Фотография (415). § 155. Общие сведения о фосфоресценции (418). § 156. Фосфоресценция органических твёрдых растворов (418). § 157. Гало идо-производные фосфоры (419). § 158. Сульфидные фосфоры. Фосфоресценция и температура (421). § 159. Коэффициент полезного действия фотоэлектрического эффекта (424). § 160. Температурное излучение (427). § 161. Чёрное тело. Законы чёрного излучения (429). § 162. Селективное тепловое излучение (432). § 163. Оптическое измерение температуры. Чёрная и цветовая температура (434).
     
      XIII. Дуализм волн и корпускул
      § 164. Обзор (437). § 165. Свет как корпускула. Фотон (438). § 166. Импульс фотона. Эффект Допплера и давление света (442). § 167. Импульс фотона и эффект Комптона (444). § 168. Волны материи (446). § 169. Статистика волновой механики (450).
     
      XIV. Об измерении излучения и измерении света. О цвете и блеске. § 170. Предварительное замечание (454). § 171. Абсолютная градуировка измерителей излучения (454). 172. Самоизлучающие и не-самоизлучающиз тела. Зависимость рассеянного света от направления (455). § 173. Экспериментальные способы изменения облучённости (457). § 174. Сравнение силы излучения различных излучателей (459). § 175. Сравнительные световые измерения (фотометрия) и психологическая система мер (459). § 176. Определения одинаковой освещённости. Гетерохромная фотометрия (461). § 177. Спектральное распределение чувствительности глаза. Объективная фотометрия (463). § 178. Яркость (465). § 179. Нецветные окраски, условия возникновения (467). § 180. Различные цвета, их тона и оттенки (470). § 181. Цветные фильтры для чистых цветов (472). § 182. Красящие взщества(474). § 183. Происхождение блеска (475).
      Именной указатель
      Предметный указатель

     
     

      Настоящая книга является последним томом трёхтомного курса общей физики, принадлежащего профессору Геттингенского университета Р. В. Полю. Первые два тома: «Введение в механику» и «Введение в учение об электричестве» переведены и изданы более десяти лет тому назад и пользуются известностью среди студентов и научных работников, систематически занимающихся различными областями физики. Отличительной особенностью этих книг являются свежесть изложения, своеобразный подход автора к рассматриваемым явлениям, умение отчётливо отделять главное от второстепенного. Кроме того, они содержат большое число оригинальных демонстрационных экспериментов, сопровождающихся подробным описанием их постановки, в связи с чем представляют интерес не только для^студентов, но и для преподавателей высшей школы.
      Всё сказанное в полной мере относится и к «Введению в оптику», впервые выходящему па русском языке.
      Своеобразие книги состоит, например, в том, что в отличие от большинства учебников оптики, Поль в основу начальных глав, касающихся геометрической оптики, интерференции и диффракции, кладёт ограничение световых пучков. Диффракционная теория оптических приборов излагается им уже начиная с § 9.
      В книге подчас не разбираются некоторые вопросы, которые обыкновенно находят место в других учебниках оптики. Зато здесь имеются и такие проблемы, которые трактуются только в специальной литературе, например, молекулярные спектры, фосфоресценция, цвет и блеск и т. д.
      Этот своеобразный характер книги Поля делает её ценным дополнением к имеющейся на русском языке литературе по оптике, хотя вряд ли можно советовать начинать изучение оптики с книги Поля: для этого у нас есть такой превосходный по полноте и глубине курс, как «Оптика» академика Г. С. Ландсберга. Читатель, уже искушённый в оптике, прочтёт книгу Поля с большим интересом.
      Книга переведена без отступлений от текста. Перевод сде-лан Л. Н.гБронштейн (главы I — У и XIV). А. Н. Полянской (главы VII — X) и М. П. Шаскольской (главы VI п XI — XIII) с первого издания под редакцией ныне покойного проф. А. Н. Зильбермана.
      Когда перевод был закончен появилось новое (переработанное) 2-ое и 3-е издание «Оптики»: Я заново пересмотрел перевод и привёл его в соответствие с новым изданием.
      В книге имеются ссылки на предыдущие тома — на «Введение в механику и акустику» и «Введение в учение об электричестве». Эти тома цитируются по изданию ГТТИ 1933 г. — первый под сокращённым названием «Механика» и второй — под названием «Электричество».
      Н. А. Толстой
     
      Настоящий заключительный том Введения в физику должен был содержать оптику и учение о теплоте. Вместо этого в нём излагается только оптика и кое-что из атомной физики. Учение о теплоте будет присоединено к тому, посвящённому механике и акустике. Новое издание этого тома подготовляется.
      Содержание настоящего тома во многом отличается от содержания наших обычных учебников. Поэтому и здесь в заглавии сохранено слово «введение».
      В первых шести главах на первом плане стоит ограничение световых пучков. Решающее значение этого ограничения становится ясным каждому, кто знает эти явления по собственному опыту, а не только из чужих источников. При этом часто принимались во внимание потребности учителей, например, при сравнении различных опытов по интерференции света. В главе об интерференции кое-что публикуется впервые.
      Особое внимание обращено на единообразный подход к рентгеновскому и обыкновенному свету, например, рис. 361 или § 110. Автор не скрывает некоторой пристрастности к оптическим явлениям в твёрдых телах; оправданием этому может служить область его собственных работ.
      В данном томе ещё больше, чем в других, начинающий должен будет сперва кое-что пропустить, особенно в главах IX, X и в конце главы XI; но если он и пропустит мелкий шрифт и вычисления, то всё же сможет уследить за ходом мысли и в более трудных местах. Формулу Вера получить без вычислений нельзя, как нельзя понять и большое отражение света сильно поглощающими телами (металлами) только на основании опыта на модели (§ 87). То же самое относится и к ряду других вопросов, например, к формуле дисперсии. Но основной момент — роль сдвинутых по фазе вторичных волн (§ 104) — поймёт, вероятно, всякий начинающий.
      Р. В. Поль
     
      ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ КО ВТОРОМУ И ТРЕТЬЕМУ НЕМЕЦКОМУ ИЗДАНИЮ
      Несмотря на большой тираж, книга разошлась быстро, что свидетельствует о потребности в курсе современной оптики, изложение которого основано на эксперименте. В текст и рисунки нового издания внесены многочисленные изменения, в особенности в §§ 35, 37, 59, 136, и 165. Пожелания, высказанные при обсуждении книги, я, по возможности, учёл, хотя многое пришлось отложить на будущее. В рецензиях многократно указывалось на то, что заглавие «Оптика» не охватывает полностью содержания книги; большие разделы её относятся к «Атомной физике».
      Р. В. Поль
     
      I. ПРОСТЕЙШИЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
     
      § 1. Введение. Ночью, в тёмной комнате, накроем голову одеялом и надавим глаз в верхней части того уголка его, который обращён к носу. Мы увидим яркий свет — блестящее жёлтое кольцо. Словами, напечатанными курсивом, мы описали наши ощущения. Всякое исследование света и его измерение (фотометрия), равно как и исследование цвета и блеска, принадлежит не к области физики, а скорее к области психологии и физиологии. Имея это в виду, можно заранее избежать многих бесплодных рассуждений.
      Обычно знакомые нам ощущения: свет, яркость, цвет, блеск, возникают вследствие излучения. Нечто, исходящее от излучающих тел — источников света, попадает в наш глаз. На пути к глазу оно не нуждается ни в какой ощутимой передаточной среде. Излучение Солнца и других неподвижных звёзд проникает к нам через пустое мировое пространство. Этo излучение, вызывающее ощущение света, часто называют световым излучением или, ещё короче, светом. Слово «свет» в смысле излучения употребляется также и для невидимых лучей. Это двойное значение слова «свет», как ощущения и как физического излучения, имеет свою аналогию в акустике. Ощущение звука также возникает вследствие излучения. Это вызывающее ощущение звука излучение называют кратко звуком. И здесь слова «звук» применяется также и к звуковым излучениям, которых мы не слышим.
      В акустике физическая сущность излучения нам хорошо известна: это — упругие волны в материальной среде. Что же мы знаем о свете, т. е. о физическом излучении, могущем воздействовать на наш глаз? Так ставится вопрос в этой книге. Мы придём к следующему выводу: относительно светового излучения можно установить много вполне определённых положений, но они не дают нам ещё вполне законченной, всесторонне удовлетворяющей картины.
      Физика была и остаётся наукой экспериментальной. В оптике, как и в других её разделах, отправными точками являются наблюдение и опыт. Учение об оптике, как и другие разделы физики, целесообразно начать с простейших наблюдений повседневной жизни. При этом мы можем пользоваться также и общеизвестными техническими вспомогательными средствами.
      Рис. 1. Видимый след светового пучка в пыльном воздухе. Пунктирные лучи изображены дополнительно.
     
      § 2. Световой пучок и световые лучи. Каждый знает разницу между прозрачным и мутным воздухом, между прозрачной и мутной жидкостью. Мутный воздух содержит множество мельчайших взвешенных частиц (туман, дым или пыль). Жидкости бывают мутными также из-за присутствия мельчайших частиц. Мы можем, например, замутить чистую воду ничтожным количеством китайской туши, т. е. тонко измельчённой сажи, или несколькими каплями молока — микроскопически малыми частицами жира и казеина.
      В комнате воздух всегда мутен: в нём постоянно имеется множество взвешенных частиц, пылинок. Немало способствуют этому и курильщики.
      Проделаем теперь в комнатном воздухе следующий опыт (рис.1). Возьмём дуговую лампу в обычном металлическом кожухе. В передней стенке кожуха имеется выходное круглое отверстие В. Глядя со стороны, мы увидим беловатый светящийся конус, проникающий далеко в окружающее пространство.
      Следовательно, свет распространяется внутри прямолинейно ограниченного конуса, называемого световым пучком. Этот световой пучок имеет большой угол раскрытия «и», определяемый отверстием В — апертурной диафрагмой.
      С явлением распространения в виде прямолинейно ограниченных пучков мы встречались уже раньше, в случае механических волн, например, в водяных и звуковых волнах (рис. 2).
      Опыт, изображённый на рис. 1, показывает нам видимый след света в мутной среде. Освещённые пылинки «рассеивают» небольшую часть света во все стороны, и некоторая доля этого рассеянного света попадает в наш глаз. В механике известно аналогичное явление: рассеяние волн во все стороны мельчайшими препятствиями. Если волны на поверхности воды попадают на палку, то последняя становится источником цуга волн, распространяющихся во все стороны (ср. Механика, рис. 379).


      KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ

 

 

ТРУДИМСЯ ДЛЯ ВАС, НЕ ПОКЛАДАЯ РУК!
ПОМОЖИТЕ ПРОЕКТУ МАЛОЙ ДЕНЕЖКОЙ >>>>

 

На главную Тексты книг БК Аудиокниги БК Полит-инфо Советские учебники За страницами учебника Фото-Питер Настрои Сытина Радиоспектакли Детская библиотека

 

Яндекс.Метрика


Борис Карлов 2001—3001 гг. = БК-МТГК = karlov@bk.ru