Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Podstawy fizyki Wykład 11 Dr Piotr Sitarek Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska D. Halliday, R. Resnick, J.Walker: Podstawy Fizyki, tom 3, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa 2003. K.Sierański, K.Jezierski, B.Kołodka, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. 2, Oficyna Wydawnicza Scripta, 2006.

Drgania elektromagnetyczne Układ LC R = 0 drgania elektromagnetyczne pola elektrycznego i magnetycznego obwód drgający

Układ LC Drgania elektromagnetyczne

Drgania elektromagnetyczne Układ LC W rzeczywistym obwodzie LC drgania nie będą zachodzić bez końca, gdyż zawsze istnieje pewien opór elektryczny, który odbiera energię od pola elektrycznego i magnetycznego, powodując jej rozpraszanie w postaci energii termicznej.

Drgania elektromagnetyczne Obwód drgający LC Z II prawa Kirchhoffa mamy:

Drgania elektromagnetyczne energia Zmiany energii elektrycznej i magnetycznej czas

Drgania elektromagnetyczne

Drgania elektromagnetyczne Drgania tłumione w odwodzie RLC

Drgania elektromagnetyczne Drgania wymuszone Jeśli do obwodu RLC dołączona jest zewnętrzna zmienna SEM to drgania ładunku, napięcia i natężenia prądu nazywamy drganiami wymuszonymi. Niezależnie od częstości drgań swobodnych obwodu, wymuszone drgania ładunku, napięcia i natężenia prądu zawsze zachodzą z częstością kołową drgań wymuszonych w w.

Drgania elektromagnetyczne Drgania wymuszone obciążenie oporowe

Drgania elektromagnetyczne Drgania wymuszone obciążenie pojemnościowe

Drgania elektromagnetyczne Drgania wymuszone obciążenie indukcyjne

Podsumowanie Drgania elektromagnetyczne

Drgania elektromagnetyczne Obwód szeregowy RLC Musimy wyznaczyć I max i fazę początkową

Drgania elektromagnetyczne Obwód szeregowy RLC

Drgania elektromagnetyczne Obwód szeregowy RLC rezonans

Drgania elektromagnetyczne Moc w obwodach prądu zmiennego Chwilową szybkość rozpraszania energii na oporniku (czyli moc chwilową) można zapisać jako

Drgania elektromagnetyczne Moc w obwodach prądu zmiennego

Fale elektromagnetyczne James C. Maxwell pokazał, że wiązka światła to rozchodząca się fala pól elektrycznego i magnetycznego fala elektromagnetyczna. Optyka (zajmująca się badaniem światła widzialnego) jest więc gałęzią elektromagnetyzmu. składowa elektryczna składowa magnetyczna

Tęcza Maxwella Fale elektromagnetyczne

względna intensywność Fale elektromagnetyczne długość fali, nm Względna czułość przeciętnego ludzkiego oka na fale elektromagnetyczne o różnej długości. Zakres widzialny część widma promieniowania elektromagnetycznego, na którą czułe jest ludzkie oko.

Fale elektromagnetyczne Przemieszczanie się fali e-m indukowane pole elektryczne z prawa Faradaya

Fale elektromagnetyczne Przemieszczanie się fali e-m indukowane pole magnetyczne

Fale elektromagnetyczne Wektor Poyntinga Szybkość przepływu energii takiej fali przez jednostkową powierzchnię opisana jest przez wektor S, nazywany wektorem Poyntinga. W układzie SI wymiar S jest W/m 2. Kierunek wektora Poyntinga S fali elektromagnetycznej w każdym punkcie jest kierunkiem rozchodzenia się fali i kierunkiem przepływu energii w tym punkcie. lub

Fale elektromagnetyczne Polaryzacja Płaszczyznę, w której leżą wektory E, nazywamy płaszczyzną drgań fali (wtedy mówimy, że fala jest spolaryzowana liniowo w kierunku y). płaszczyzna drgań

Fale elektromagnetyczne Polaryzacja Fale elektromagnetyczne emitowane przez zwykłe źródła światła (takie jak Słońce czy żarówka) są niespolaryzowane; wektor natężenia pola elektrycznego w dowolnym punkcie jest zawsze prostopadły do kierunku rozchodzenia się fal, ale jego kierunek zmienia się przypadkowo.

Fale elektromagnetyczne Natężenie światła przechodzącego przez polaryzator I = 1 2 I 0 gdy światło padające jest niespolaryzowane I = I 0 cos 2 θ gdy światło padające jest spolaryzowane

Fale elektromagnetyczne Natężenie światła przechodzącego przez polaryzator

Prawo odbicia światła Obrazy

Zasada Fermata Obrazy

Obrazy Obraz rzeczywisty i pozorny Zbiór promieni tworzy wiązkę świetlną. Układy optyczne powodują przekształcanie wiązek świetlnych. Pewne układy optyczne mają tę własność, że promienie wychodzące z jednego punktu, po przejściu przez układ przecinają się także w jednym punkcie, który to punkt nazywamy obrazem optycznym punktu, z którego promienie świetlne wyszły. Obraz nazywa się rzeczywistym, jeżeli promienie świetlne po przejściu przez układ rzeczywiście się przecinają. Obraz nazywa się pozornym, gdy w pewnym punkcie przecinają się przedłużenia promieni, prowadzone w stronę przeciwną do biegu promieni świetlnych.

Obrazy Obraz rzeczywisty i pozorny - zwierciadło płaskie Zwierciadło płaskie. Promienie wychodzące z jednego punktu A przedmiotu odbijają się od zwierciadła płaskiego. Obserwatorowi wydaje się, że promienie wychodzą z punktu A. Punkt A jest obrazem pozornym punktu A.

Zwierciadło sferyczne Obrazy

Obrazy Zwierciadło sferyczne wklęsłe (r, f > 0)

Obrazy Zwierciadło sferyczne wypukłe (r, f < 0)

Załamanie światła prawo Snella Obrazy

Całkowite wewnętrzne odbicie Obrazy

Obrazy Współczynnik załamania l = 589 nm

Rozszczepienie światła - tęcza Optyka

Rozszczepienie światła pryzmat Obrazy

Obrazy Rozszczepienie światła pryzmat Kąt minimalnego odchylenia

Soczewki Obrazy

Wzór soczewkowy Obrazy

Soczewka skupiająca jako lupa Obrazy

Mikroskop Obrazy

Luneta astronomiczna Keplera Obrazy

Fotometria Fotometria

Interferencja Zasada Huygensa Wszystkie punkty czoła fali zachowują się jak punktowe źródła elementarnych kulistych fal wtórnych. Po czasie t nowe położenie czoła fali jest wyznaczone przez powierzchnię styczną do powierzchni fal wtórnych.

Dyfrakcja ugięcie Interferencja

Interferencja Doświadczenie interferencyjne Younga

Interferencja Doświadczenie interferencyjne Younga Przykład

Interferencja Doświadczenie interferencyjne Younga

Interferencja Interferencja w cienkich warstwach

Interferometr Michelsona różnica dróg optycznych Interferencja przesunięcie M 2 o przesunięcie M 2 o - przesunięcie o 1 prążek - zamiana jasnego z ciemnym wstawienie elementu o grubości L i współczynniku załamania n powoduje przesunięcie obrazu o prążków

Pierścienie Newtona Interferencja

Dyfrakcja Nieoczekiwane z punktu widzenia optyki geometrycznej! Dyfrakcja Fresnela

Dyfrakcja Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie

Dyfrakcja Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie natężenie światła

Dyfrakcja na otworze kołowym Dyfrakcja Rozdzielczość

Dyfrakcja na wielu szczelinach Dyfrakcja 2 8 16

Dyfrakcja Siatka dyfrakcyjna rys. MPasternak

Dziękuję za uwagę!