Volnovaya_optika_2 (Физика лекции 3 сем), страница 4

Это используют при изготовленииполяризаторов в виде поляризационных призм или поляроидов.ПоляроидыСуществуют кристаллы, в которых один из лучей (о или е) поглощаетсясильнее другого. Это явление называютдихроизмом и используют дляизготовления поляризаторов в виде светофильтров – поляроидов. Поляроидыпредставляют собой тонкую (~ 0,1 мм) плёнку, линейно поляризующуюпроходящий через неё свет.26Лекция 17Взаимодействие света с веществомПоглощение светаПрохождение световой волны через вещество сопровождается потерейэнергии этой волны, затрачиваемой на возбуждение колебаний электронов.Частично эта энергия возвращается излучению в виде вторичных волн,порождаемых колеблющимися электронами, а частично во внутреннююэнергию вещества.Пусть через однородное вещество распространяетсяпараллельный световой пучок.

Выделим мысленно вэтомвеществетолщиныбесконечноdx .Притонкийплоскийпрохождениислойэтогослояинтенсивность света уменьшается так, что её убыльможнопредставитькак dI .Этавеличинаинтенсивности в данном поглощении слое и его толщине dI    I  dx ,пропорциональнаdx :где  коэффициент поглощения среды.После разделения переменных и интегрирования получаемI  I 0e   x .Закон Бугера: интенсивность плоской волны монохроматического светауменьшаетсяпомерепрохождениячерезпоглощающуюсредупоэкспоненциальному закону.На рисунке показана зависимость ( )для жидких и твёрдых веществ. Сильное27поглощение обнаруживается в достаточно широком интервале длин волн.Наследующемрисунке ( )зависимостьприведенадля газов и паровметаллов при невысоком давлении.

Для всехдлин волн 0спектральныхинтерваловкроме очень узких.Этимаксимумы соответствуют резонансным частотам колебаний электроноввнутри атомов.Рассеяние светаВторичные волны, порождаемые колеблющимся электронами припрохождении света через вещество, оказываются когерентными между собойи распространяясь по всем направлениям интерферируют.

В однороднойсреде эти волны гасят друг друга кроме направления распространенияпервичной волны и рассеяния света не происходит.В оптически неоднородной (мутной) среде (дым, туман, эмульсии,матовыестёкланеоднородностяхит.п.)даютвторичныеволныдифракционнуюдифрагируякартинуввиденамелкихдовольноравномерного распределения интенсивности по всем направлениям.

Этоявление называют рассеянием света.Для мутной среды с частицами, размеры r0 которых малы по сравнениюс длиной волны , справедливзакон Рэлея: интенсивность рассеянногосвета обратно пропорциональна четвёртой степени длины волны в вакуумеI ~ 4 .Коротковолноваячастьспектрарассеиваетсязначительноболееинтенсивно, чем длинноволновая. Голубой свет, длина волны которого28примерно в 1,5 раза меньше длины волны красного света, рассеивается в 5раз интенсивнее, чем красный (голубой – цвет рассеянного света, акрасноватый – прошедшего).При r0 ~  закон Рэлея нарушается иI ~ 2 .Если размеры неоднородности значительно больше световой волны, тоспектральныйсоставрассеянногосветапрактическисовпадаетсоспектральным составом первичного пучка. Этим объясняется белый цветоблаков.Молекулярное рассеяние. Абсолютно чистые жидкости и газы слаборассеивают свет из-за флуктуаций плотности в пределах малых объёмов.Молекулярным рассеиванием объясняется голубой цвет неба.При восходе и заходе Солнца прямой солнечный свет проходит черезбольшую толщу атмосферы, и при этом большая доля коротковолновой частиспектратеряетсянарассеяние.ДоповерхностиЗемлидоходитпреимущественно красная составляющая спектра.

Поэтому восход и заходСолнца кажутся красного цвета.Ослаблениеинтенсивностьузкогоузкогосветовогосветовогопучка.пучкаВрезультатеубываетврассеяниянаправлениираспространения быстрее чем в случае одного лишь поглощения. В случаемутной среды в законе Бугера вместо коэффициента поглощения долженстоять коэффициент ослабления     ' , где' коэффициентэкстинкции,связанныйсвойствами среды.I  I 0e   x .срассеивающими29Дисперсия светаДисперсией света называют явление, обусловленное зависимостьюпоказателя преломления вещества от длины волнып  f (0 ) ,где0  длина волны света в вакууме.Интервалdп / d0  0длинволн,соответствуетвкоторомнормальнойдисперсии.Интервалдлинволн,вкоторомdп / d0  0 соответствует аномальной дисперсии.Область аномальной дисперсии совпадает с полосой поглощения  (0 ) .Аналитический вид зависимости п(0 ) в области нормальной дисперсииможет быть представлен приближённой формулойп  a  b / 20  a b 2 ,c2гдеa и b – положительные постоянные, различные для каждого вещества.с – скорость света в вакууме.Впервые дисперсия света была исследована Ньютоном при разложенииузкого пучка солнечного света в спектр на стеклянной призме.Лекция 18ГолографияГолографией называют способ записи и последующего восстановленияструктурысветовыхволн,основанныйнаинтерференции когерентных световых пучков.явленияхдифракциии30В голографии регистрируется не оптическое изображение предмета (какв фотографии), аинтерференционная картина, возникающая приналожении световой волны, рассеянной предметом, и когерентной с нейопорной волны.

Эта интерференционная картина фиксирует информацию ораспределении не только амплитуд, но и фаз в предметной волне.ФотопластинкаФ (рис.а) регистрирует интерференционная картину,возникающую при наложенииотражённойпредметнойволны1,рассеянной объектом А, и когерентной с ней опорной волны 2. Волна 2испускается тем же источником света, который освещает объект А, и послеотражения от зеркала З падает непосредственно на фотопластинку Ф.Голограмма(интерференционнаякартина,зафиксированнаянафотопластинке после её проявления) в закодированной форме содержитполную информацию об амплитудах и фазах рассеянной предметной волны.Восстановление (декодирование) изображения предмета показано нарисунке б.

Голограмму Г просвечивают как диапозитив той же опорнойволной 2, которая использовалась для её получения, причём при той жеориентации голограммы, что и исходная фотопластинка по отношению копорной волне. Эта световая волна дифрагирует на голограмме. В результатенаблюдаются два объёмных изображения объекта. Мнимое изображение А’31находится в том месте, где был объектАпри съёмке и полностьютождественно ему.Действительное изображениеА’’расположено по другую сторонуголограммы и является зеркальным изображением объекта.Обычно пользуются мнимым изображением А’.Изменяя положение глаза, можно видеть предмет в разных ракурсах идаже заглядывать за него.Каждый участок голограммы содержит информацию обо всём объекте. Спомощью даже небольшого её кусочка можно восстановить изображениевсего объекта но менее чёткое и яркое.На одной фотопластинке можно последовательно записать несколькоголограмм от разных объектов.

Изображение каждого объекта можновосстановить без помех со стороны других изображений..