Физика Лекции 3-й Семестр (Часть 1) (Лекции (в электронном виде)), страница 3

- уравнение эллипса.

, .

(амплитуды).

При окружность (круговая поляризация).

Направление вращения (для точки ).

.

.

Если .

Если .

вращение по часовой стрелке (правая поляризация)

вращение против часовой стрелки (левая поляризация).

Поляризация- процесс получения линейно-поляризованного света из естественного света или из частично-поляризованного света.

Поляризаторы (отражение, преломление, двойное лучепреломление).

Дихроизм- анизотропия поглощения.

Анализаторы (те же самые поляризаторы, но иногда его дополняют различными оптическими устройствами. Используются для исследования поляризованности света).

Закон Малюса.

- направление колебаний в падающем пучке.

- направление пропускания анализатора.

Направление колебаний в прошедшем пучке

- угол между направлением колебаний падающего излучения и направлением колебаний прошедшего излучения.

График зависимости в полярных координатах:

При падении на анализатор неполяризованного излучения (независимо от ориентации ) .

Поляризация при отражении (по Закону Брюстера).

Диаграмма направленности излучения диполя.

Пусть падает неполяризованный луч.

- угол Брюстера.

23.10.06.

Двойное лучепреломление.

Анизотропия кристаллов.

Кристаллы делятся на двухосные и одноосные.

Одноосные кристаллы.

Оптической осью одноосного кристалла называют направление, при распространении вдоль которого не возникает явления двойного лучепреломления.

, , - оптическая ось кристалла.

,

Луч, который подчиняется закону преломления, называется обыкновенным:

- показатель преломления для обыкновенного луча.

Необыкновенный луч- луч, который не подчиняется закону преломления.

зависит от угла относительно оптической оси.

- оптическая ось.

- грань.

Главная плоскость- плоскость, образованная падающим лучом и оптической осью кристалла.

Направления колебаний вектора в обыкновенном луче перпендикулярны оптической оси.

Направления колебаний вектора в необыкновенном луче параллельны главной плоскости.

Метод лучевых поверхностей.

Лучевая поверхность- геометрическое место концов векторов фазовых скоростей, отложенных из данной точки кристалла по всем направлениям.

,

, - оптический положительный кристалл:

Кварц

, - оптический отрицательный кристалл:

Исландский шпат

Построение в случае наклонного падения.

Пользуемся принципом Гюйгенса.

Построение в случае нормального падения.

Фазовые пластинки:

Возникает разность фаз между обыкновенными и необыкновенными волнами.

Разность хода:

Пластинка, которая изменяет разность фаз на или на , называется четверть-волновой фазовой пластинкой (или пластинкой ).

,

Пластинка может служить для преобразования света с линейной поляризацией в свет с круговой поляризацией.

Полуволновая пластинка даст сдвиг фаз на . Применяется для поворота плоскости поляризации на 90°.

Поляризационные призмы.

Призма Николя.

Две половины призмы склеены канадским бальзамом.

Исландский шпат

Явление полного внутреннего отражения.

- предельный угол полного внутреннего отражения, при котором 90° луч не проходит в канадский бальзам.

,

явление полного внутреннего отражения.

Призма служит в роли поляризатора или анализатора.

Призма Ротона.

- необыкновенная волна, - обыкновенная волна

Призма Волластона.

Интерференция поляризованного света.

Если обыкновенные и необыкновенные волны получены из естественного света, то при наложении они не интерферируют по двум причинам:

1. Такие волны некогерентны.

2. Волны, ортогональные плоскости поляризации, не интерферируют.

Свет обыкновенных и необыкновенных волн, полученный при пропускании через поляризационную призму …

Чтобы осуществить интерференцию ортогонально поляризованных волн, нужно пропустить эти волны через поляризатор, ось которого составляет угол 45° с плоскостью поляризации той и другой волны.

В типичном эксперименте оси и ориентированы под углом 90° (скрещенные поляризаторы).

В отсутствие пластинки на выходе .

При пластинке

При пластинке .

, .

При наличии неоднородности пластинки по толщине или оптическим свойствам, на экране возникает ИК.

Линиям равной интенсивности будут соответствовать линии равной толщины при наличии оптической неоднородности пластинки, и будут соответствовать линии равного показателя преломления, если толщина пластинки постоянная.

- монохроматический свет.

Белый свет- цветная картинка, изохромата- линии одинакового цвета.

30.10.06.

Искусственная анизотропия.

1). Пьезооптический эффект.

- оптическая упругость.

, где - коэффициент оптической упругости.

- коэффициент пропорциональности.

- механическое напряжение.

2 ). Эффект Керра (поперечный квадратичный электрооптический эффект).

Согласно закону Малюса, луч не проходит.

В зависимости от приложенного напряжения, кристалл может превратиться в различные фазовые пластинки.

Затвор Керра.

, где - постоянная Керра, - напряженность.

Очень малая инерционность, нс (время срабатывания).

1). Скоростная фотосъемка.

2). Модуляция измерения

Гц - частотная модуляция.

Эффект Коттона-Мутона (поперечный квадратичный магнитооптический эффект).

, где - постоянная Коттона-Мутона

- напряженность магнитного поля.

Оптическая активность.

Различают естественную оптическую активность и искусственную оптическую активность.

Явление состоит в повороте плоскости поляризации луча по мере прохождения его через оптическую среду (пример- кварц и раствор сахара в воде (естественная оптическая активность)).

Явление различия фазовых скоростей распространения света, поляризованного по правому кругу и по левому кругу.

Линейно-поляризованный свет можно представить в виде суммы двух волн с правой и левой круговой поляризацией.

(угол поворота).

Пример, когда :

Эффект Фарадея (продольный магнитооптический эффект).

Магнитное поле направляется вдоль распространения вектора .

, .

, где - постоянная Верде.

Эффект Поккельса (линейный электрооптический эффект).

Тепловое (температурное) излучение.

Наблюдается, когда происходит переход тела из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией.

- теплоизолированная эвакуированная полость с зеркальными стенками.

Энергетическая светимость тела: .

(мощность излучения с единицы поверхности по всем направлениям).

Спектральная плотность энергетической светимости.

(в спектральном интервале ).

Абсолютно черное тело (АЧТ) ( ).

Модель АЧТ:

- теплоизолированная полость с малым отверстием.

Закон Кирхгофа (для теплового излучения).

Отношение спектральной плотности энергетической светимости любого тела к его спектральному коэффициенту поглощения является величиной постоянной, равной спектральной плотности энергетической светимости АЧТ: .

- универсальная функция Кирхгофа.

02.11.06.

Закон Кирхгофа.

(а) (б)

- универсальная функция Кирхгофа.

Понятие серого тела.

, .

.

- общее определение коэффициента черноты.

Модель АЧТ.

Закон Стефано-Больцмана:

, где - постоянная.

Спектральные измерения.

- закон смещения Вина.

, где - константа.

мало

велико - закон Вина.

Из термодинамики Вин нашел: - формула Вина.

1. Закон Стефано-Больцмана .

2. . .

.

Пусть - корень.

закон смещения Вина.

Рэлей и Джинс.

Статистика, термодинамика, стоячие волны в изометрической полости со стеклянными стенками.

(равное распределение энергии по степеням свободы).

!

У/ф катастрофа.

1900г. Макс Планк.

- элементарный квант энергии.

, - целое число.

.

- среднее значение энергии осциллятора с собственной частотой .

- классическое распределение Максвелла-Больцмана.

(условие нормировки).

.

- сумма членов геометрической прогрессии со знаменателем .

, ,

Формула Вина.

, - коэффициент пропорциональности- постоянная Планка.

.

Формула Планка.

Из формулы Планка следует закон Стефано-Больцмана.

Закон Вина.