Оптика − жарықты зерттейтін физиканың бөлімі. Жарық − көзге көрінетін

Z 

X 

Y 

u





E



E



u





Z 

X 

Y 

параллель 

перпендикуляр 

  

табиғи жарық 

поляризация- 

ланған жарық 

Поляризацияланған жарықты қалай алуға болады? 

поляризатор 

Поляризатор : табиғи жарықты поляризацияланған жарыққа 

айналдыратын оптикалық құрал. 

Поляризацияланған жарық деп жарықтың электр векторы тек 

бір жазықтықта ғана тербелетін жарықты айтамыз. 

МАЛЮС ЗАҢЫ 

 

Табиғи жарықтың интенсивтілігі  

I

т

 және поляризатор мен 

анализатор жазықтықтарының араларындағы  бұрышы  



 

берілген болса, анализатордан өткеннен кейінгі жарық 

интенсивтілігін 

I

  Малюс заңы арқылы анықтауға болады.

 

I

т

 

P 

А 

Табиғи жарық 

I

0

 

I 

I=I

0

cos

2



 

Шағылу мен сыну кезіндегі поляризация 

Жарық толқыны екі орта шекарасынан өткенде сынған және 

шағылған жарық жартылай поляризацияланады.  

Бұл жарықтардың поляризациялану дәрежесі түсу бұрышы 

 

i

 - ге тәуелді болады.  

n

2

 

n

1

 

i

r

Шағылған сәуледе тербелістің  

тақта бетіне перпендикуляр 

бөлігі параллель бөлігінен көп, 

ал сынған сәуледе тербелістің 

параллель бөлігі перпендикулар 

бөлігінен көп болады.      

n

2

 

n

1

 

0

i

0

r

БРЮСТЕР ЗАҢЫ 

Белгілі диэлектрик үшін түсу 

бұрышының бір мәнінде 

шағылған жарықта тек қана тақта 

жазықтығына перпендикуляр 

тербелістер болады. Шағылған 

толқын толық поляризацияланды. 

Бұл жағдайда шағылған сәуле 

мен сынған сәуле арасындағы 

бұрыш 90

0

-қа тең болады.  

2

0

21

1

n

tgi

n

n





0

0

90

i

r

 

Брюстер заңы: 

Түсу бұрышының тангенсі диэлектриктің сыну көрсеткішіне 

тең. 

ЖЫЛУЛЫҚ СӘУЛЕНЕНУ  (Кванттық оптика) 

Сәулеленуші дененің ішкі энергиясы есебінен пайда 

болатын және тек дененің температурасы мен химиялық 

қасиеттеріне байланысты электромагниттік сәулелену 

жылулық сәулелену деп аталады.  

Денелердің сәуле

 

шығарғыштык, қабілеттілігі деп уақыт 

бірлігі ішінде дене бетінің аудан бірлігіне келетін жиіліктері –

𝜈 

ден

 𝜈

+d

𝜈

 аралығында шығарылатын электромагниттік 

сәулеленудің dW

сәулелену

 энергиясын айтады.  

Е(

𝜈

,Т) = dW

сәу 

/ d

𝜈

  

СИ жүйесінде, сәуле шығарғыштық қабілеттілігі Дж/м

2

 пен 

өрнектеледі. 

Жұтылу қабілеттілігі, уақыт бірлігі ішінде дене бетінің аудан 

бірлігіне жиіліктері

 𝜈 

ден

 𝜈

+d

𝜈

 аралығында түсетін dW 

энергиясының қандай бөлігін дене жұта алатындығын 

көрсетеді. 

А(

𝜈

,Т) = dW

жұт 

/ dW 

•

Абсолют қара дене : кез-келген температурада,  дене 

бетіне келіп түскен барлық жиіліктегі сәулелерді 

толығымен жұтатын дене.  

•

Абсолют қара дене үшін жұтылу қабілеті А(

𝜈

,Т)=1  

болады.  

•

Абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық 

қабілеттілігін ε(

𝜈

,Т) деп белгілейміз.

 

Ол дененің 

сәулелену жиілігіне және абсолют температурасына 

тәуелді.  

Абсолют қара дененің идеалды үлгісі ретінде мөлдір емес 

қуыс бетіндегі кішкене тесікті алуға болады. 

Кішкене тесік арқылы қуыс ішіне 

түсетін жарық сәулесі қуыс 

қабырғаларынан көп рет 

шағылылады. Әрбір шағылу 

кезінде жарық толқыны 

энергиясының біраз бөлігі 

жұтылатын болады.  

Сондықтан, тесіктен шығатын сәуленің интенсивтілігі, оған 

келіп түскен сәуле энергиясына қарағанда көп шамаға 

азаяды. Қуыс бетінің ауданының тесік бетінің ауданына 

қатынасы үлкен болған сайын, тесік беті өзінің қасиеті 

бойынша абсолют қара денеге соншама жақын келеді.  

 

Дененің сәуле шығарғыштық қабілеттілігінің оның 

жұтқыштық қабілеттілігіне қатынасы дененің химиялық 

құрамына тәуелді болмайды және ол абсолют қара дененің 

сәуле шығарғыштық қабілеттілігі болып, ол температура 

мен жиіліктің  

f

 (

𝜈

,Т) функциясы болып табылады. 

 

 E(

𝜈

,Т) / А(

𝜈

,Т) = ε(

𝜈

,Т) 

Кирхгоф заңы 

Абсолют қара дененің жұтқыштық қабілеті  А(

𝜈

,Т)=1, 

Абсолют қара дене үшін  

Е(ν,Т)

 =

 ε(ν,Т)

  болады. 

Энергетикалық жарқырау 

0-ден 

∞

-ке дейінгі жиіліктегі барлық спектр бойынша толық 

сәулелену қуаты дененің энергетикалық жарқырауы немесе 

интегралды сәуле шығарғыштық

 

қабілеттілігі 

 Е 

(Т) деп 

аталады. Ол сандық мәні жағынан төмендегі қисық сызықпен 

қоршалған ауданға тең.

 

0

( )

( , )

E T

T d

 









max 

E(T) 

 

 

Больцман заңы  

Абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауы абсолют 

температураның төрт дәрежесіне пропорционал болады. 

Абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауы  

Е(ν,Т)

 =

 

ε(ν,Т)

 сәуле шығарғыштық қабілеттілігіне тең болады. 

ε(Т) = σ⋅Т

4 

 

мұндағы  σ = 5,67⋅10

8  

(Вт/м

2

к

4

) — пропорционалдық 

коэффициенті Стефан-Больцман  тұрақтысы деп аталады. 

Виннің ығысу заңы 

max 

E(T) 



 

  

Абсолют қара дененің сәуле 

шығарғыштық қабілеттілігінің 

максимум мәніне келетін жиілік 

оның абсолют температурасына 

тура пропорционал болады. 

max

b

T





 









max

b

T





E

 (T) 

 

Абсолют қара дененің сәуле 

шығарғыштық қабілеттілігінің 

максимум мәніне келетін 

толқын ұзындығы, ол 

температураның өсуіне 

байланысты қысқа толқын 

ұзындығына қарай ығысады. 

3

(

2,898 10 )

b







max

T

b





Абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілеті үшін 

Рэлей және Джинс өрнегі  тек төменгі жиілік немесе ұзын 

толқын аумақ үшін ғана дәл келеді. Ал, жоғары жиіліктегі 

аумақ (қысқа толқын аумағы) үшін Рэлей және Джинс 

өрнегі тәжірибелік мәндерінен көп алшақ кетеді. Қысқа 

толқын аумағында теория мен практиканың алшақтауы 

“

ультракүлгін апаты

” деп аталады.  

Рэлей және Джинс өрнегі

 

ε(

𝜈

,Т) = (2π

𝜈

2

/c

2

) kT

 

Вин заңы бойынша алынған абсолют қара дененің сәуле 

шығарғыштық қабілеті қысқа толқын аумағында тәжірибе 

нәтижесімен сәйкес келгенімен,  ұзын толқын аумағында 

тәжірибеден алшақтайды. 

Тәжірибе нәтижесі 

o 

E

 (T) 

Ұльтракүлгін апаты 

 

Рэлей – Джинс заңы 

 

Вин заңы 

 

Планк өрнегі 

Абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілеттілігі 

үшін алынған Планк өрнегі әртүрлі температуралар 

кезінде тәжірибемен өте жақсы сәйкес келеді. Сонымен, 

сәулеленудің кванттық сипаты туралы Планктың 

гипотезасына сәйкес, жарық дискретті, үзілістік 

құрылымды түрге ие болады, яғни жарық корпускулалық 

қасиеттерге ие.

 

Электромагниттік сәулеленудің 

кванттары, кейіннен бөлшектердің жаңа қасиеттеріне ие 

болатын — фотондар деп аталды.  





2

2

2

,

1

h

kT

h

T

c

e







 







Планк өрнегі

 

Фотон массасы және импульсы 

Егер электромагниттік сәулеленуді жарық 

жылдамдығымен қозғалатын фотондардың ағыны ретінде 

қарастырсақ, онда фотон массасы мен импульсын табу 

қиынға соқпайды. Планк бойынша фотон энергиясы  

Релятивистік механика көз қарасы бойынша фотон 

энергиясын                         түрінде беруге болады.  

Бұл екі өрнекті салыстыра келіп, фотон массасын табамыз: 

 

2

0

m c



 

h





 

2

ф

h

h

m

c

c











Фотон массасы тек жарық 

толқынының жиілігіне байланысты. 

Фотон импульсы : 

h

h

p

mc

c











Атомдық физика