Объяснение: Большинство волновых процессов в оптике можно объяснить при допущения, что световые волны поперечные или продольные. Однако существуют процессы, в которых проявляются различия между поперечными и продольными волнами. К таким процессам относятся, например, отражение и преломление света на границе двух сред с различными показателями преломления, а также явление двойного лучепреломления в анизотропных средах. Для объяснения этих явлений необходимо привлекать понятие “поляризованный свет”. Свет представляет собой разновидность электромагнитных волн, и поэтому световые волны являются векторными волнами. Для всех векторных волн поляризация характеризует поведение во времени одного из векторов поля, связанного с данной волной, наблюдаемое в некоторой фиксированной точке пространства.
Световые волны имеют электромагнитную природу, так что для их полного описания требуется четыре основных полевых вектора: напряженность электрического поля, напряженность магнитного поля, индукция электрического поля и индукция магнитного поля. Из этих четырех векторов для определения состояния поляризации световых волн выбран вектор электрического поля. Такой выбор объясняется тем, что при взаимодействии света с веществом сила, действующая на электроны, с точностью до пренебрежимо малой поправки определяется именно электрическим полем световой волны. Вообще, если поведение вектора напряженности электрического поля световой волны определено, то поведение трех остальных вектров может быть найдено, так как эти вектора связаны между собой уравнениями Максвелла и материальными уравнениями. В дальнейшем будем считать, что поляризация света полностью определена изменением во времени t вектора напряженно-сти электрического поля Е(r, t), наблюдаемого в фиксированной точке пространства r.
Рассмотрим плоскую монохроматическую электромагнитную волну, которая распространяется вдоль направления z прямоугольной системы координат xyz. Волновой вектор этой световой волны k направлен вдоль z. Если в волне колебания вектора напряженности электрического поля Е происходят вдоль одной прямой (в данном случае вдоль оси х), то такая волна называется линейно-поляризованной. Пример такой линейно-поляризованной плоской монохроматической волны показан на рис. 4. Аналогично, если колебания вектора Е в плоской монохроматической волне происходят вдоль направления у, то такая волна также будет называться линейно-поляризованной. Уравнения таких волн можно записать в виде:
Ex = Exo sin (wt - kz); Ey = Eyo sin(wt - kz),
Відповідь:
Ускорение точки есть производная от скорости по времени
или вторая производная от радиус-вектора по времени:
a = dv/dt = d2
r/dt
2
(1.3)
При решении задач кинематики уравнения (1.1) – (1.3) используются в скалярной форме. Чтобы осуществить такой перевод,
следует определить, какой из видов движения (прямолинейное,
криволинейное, вращательное) рассматривается в данной конкретной задаче. Рассмотрим особенности использования уравнений (1.1) – (1.3) для каждого на этих видов движения.
Прямолинейное движение. В этом случае координатную ось
целесообразно выбрать в направлении движения, а положение
точки характеризовать координатой х, равной расстоянию движущейся точки от начала отсчета. Кинематическое уравнение (1)
примет вид:
x = x (t) (1.4)
Мгновенная скорость
v = dx / dt (1.5)
Мгновенное ускорение
a = dv / dt = d2
x / dt
2
(1.6)
Уравнение равномерного движения
x = x0 + vt, (1.7)
или при x0 = 0 x = vt. (1.8)
Уравнение равнопеременного движения
x = x0 + v0t + at2
/2 (1.9)
где x0 – расстояние от движущейся точки до начала отсчета в момент времени t = 0, v0 – скорость точки в этот момент времени.
Скорость равнопеременного движения
v = v0 + at (1.10)
Исключая время из (1.9) и (1.10), можно получить:
2ax = v2
- v0
2
. (1.11)
Криволинейное движение. Для задания движения точки в
этом случае можно пользоваться двумя В одном из них
указывается траектория точки и уравнение движения точки по
кривой:
S = S ( t ) (1.12)
При этом мгновенная скорость выражается так же, как и в случае прямолинейного движения:
v = dS / dt, (1.13)
а направление мгновенной скорости в каждой точке траектории
совпадает с направлением касательной к траектории в этой же
точке.
Для нахождения мгновенного ускорения a его рассматривают
состоящим из двух составляющих:
тангенциального ускорения aτ, характеризующего изменение
скорости по модулю и направленного по касательной к траектории: aτ = dv / dt, (1.14)
нормального ускорения an, характеризующего изменение
скорости по направлению и направленного к центру кривизны
траектории an = v2 / R (1.15)
где R радиус кривизны траектории. Полное ускорение
a = an + aτ или a = √ an
2
+ aτ
2
. (1.16)
При другом описания криволинейного движения указываются уравнения движения точки, выражающие зависимость
координат точки от времени. В случае плоского движения достаточно указать два уравнения:
x = x (t), y = y (t) (1.17)
Уравнение траектории у = y(x) в этом случае находится исключением времени из уравнений (1.17). Проекции скорости
на оси координат
vx = dx / dt, vy = dy / dt. (1.18)
Полная скорость выражается через проекции соотношением:
v = √ vx
2
+ vy
2
. (1.19)
Проекции полного ускорения на оси координат
ax = dvx / dt = d2
x / dt
2
, ay = dvy / dt = d2y / dt
2
. (1.20)
Полное ускорение
a = √ ax
2
+ ay
2
. (1.21))
Вращательное движение вокруг неподвижной оси
Любая точка вращающегося тела описывает окружность в
плоскости, перпендикулярной оси вращения. Поворот радиусвектора точки за время t определяет угол поворота φ всего тела.
Зависимость φ от t называется кинематическим уравнением
враще-ния: φ = φ (t).
(1.22)
Мгновенная угловая скорость
ω = dφ / dt. (1.23)
Мгновенное угловое ускорение
ε = dω / dt = d2
φ / dt
2
. (1.24)
Уравнения равномерного вращения
φ = ωt; ω = const; ε = 0. (1.25)
Уравнения равнопеременного вращения
φ = ω0t + εt
2
/2. (1.26)
Угловая скорость равнопеременного вращения
ω = ω0 + εt. (1.27)
Исключив время из уравнений (1.26) и (1.27), можно получить:
2εφ = ω2
- ω0
2
. (1.28)
Следует отметить, что формулы (1.22)–(1.28) аналогичны формулам (1.4)–(1.11) для прямолинейного движения точки.
Связь между линейными и угловыми величинами выражается
формулами: длина пути (дуги), пройденного точкой,
S = φR, (1.29)
где φ – угол поворота тела; R – радиус вращения тoчки.
Линейная скорость точки v = ωR. (1.30)
Ускорения точки aτ = εR, (1.31)
an = ω2
R. (1.32)
Приведенные выше соотношения дают возможность по известному закону движения рассчитать и построить траекторию движения тела, найти скорость и ускорение. Если же известны ускорение или скорость как функции времени и начальные условия, то
можно найти закон движения тела.
Пояснення: