Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 88
Текст из файла (страница 88)
Обозначив толщину в первой половине клина через 111, а во второй — через 112, найдем, что добавочная разность хода между компонентами (одной — лежащей в плоскости чертежа и другой — перпендикулярной к нему) равна (пес11 + ноА) (поА + пеА) = (не но)(о1 <~2) ° (11~.1) Таким образом, в компенсаторе из положительного кристалла (и, ) ио) свет, проходящий по линии, где д1 > И2, приобретает добавочную разность хода; по линии, где д1 — — с12, первоначальная разность хода остается неизменной; по линии, где д1 < 42, разность хода уменьшается. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА Эллиптически-поляризованный свет, проходя через определенные места компенсатора, дополняющие разность фаз компонент, параллельных главным плоскостям компенсатора, до О, 2я, 4я и т.д., обращается в линейно-поляризованный свет одного направления. Легко видеть, что такие участки компенсатора расположены на равных расстояниях друг от друга.
Если за компенсатором В поставить поляризатор Х, ориентированный соответствующим образом, то все эти места окажутся темными (ряд темных равноотстоящих полос, параллельных ребру компенсатора; см. рис. 18.6, на котором изображен вид показанного на рис. 18.5 компенсатора при рассматривании его поверхности через поляризатор). 11ри другой ориентации поляризатора можно получить ряд темных равноотстоящих полос, соответствующих Рис. 18. местам компенсатора, где дополняющая разность фаз доводит начальную разность фаз до я, Зя, 5я и т.д. Зная толщину клиньев и материал, из которого они сделаны, можно рассчитать (или предварительно проградуировать) добавляемую разность фаз и таким образом определить ту разность фаз, которая характеризовала данный эллиптический свет.
На рис. 18.5 схематически показано изменение этой разности фаз для света, прошедшего через компенсатор в разных его местах. Она равна (снизу вверх) — 45, О, 45, 90, 135, 180, 225, 270, 315'. Часто клинья делают подвижными друг относительно друга и тогда вычисление ведется по сдвигу клиньев, приводящему к определенному расположению полос, например, к появлению темной полосы в центре поля (на кресте окуляра). Для практической работы удобнее компенсаторы, вся поверхность поля зрения которых представляет область одной и той же добавочной фазы, причем поспеднюю можно по желанию изменять.
Один из компенсаторов такого типа описан в упражнениях (см. упражнение 164). Так как при всех методах количественного исследования поляризованного света требуется определение угла поворота (поляризатора, пластинки в Л/4 или компенсатора), то обычно поляризационные приборы снабжаются оправами с хорошими угловыми делениями. В настоящей главе описан метод получения эллиптическиполяризованного и циркулярно-поляризованного света при прохождении линейно-поляризованного света через кристаллическую пластинку. Однако это далеко не единственный способ создания указанных типов поляризации. Эллиптическая поляризация наблюдается при отражении линейно-поляризованного света от металла и при полном внутреннем отражении;круговая поляризация возникает иногда при этих процессах, а также при воздействии магнитного поля на излучающие атомы (см.
эффект Зеемана) и при других явлениях. Само собой разумеется, что каким бы процессом ни было вызвано появление эллиптически- или циркулярно-поляризованного света, методы анализа его остаются теми же, как и описанные в настоящем параграфе. ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН Глава Х1Х ИНФРАКРАСНЫЕ, ~'ЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ И РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУ-ЧИ В предшествующих главах были подробно обсуждены многообразные свойства света, указывающие на волновую природу его (интерференция, дифракция) и позволяющие установить поперечный характер световых волн (поляризация). Попутно не раз отмечалось, что световые волны представляют собой электромагнитные волны. В дальнейшем мы встретим многочисленные и разнообразные доказательства электромагнитной природы световых волн, Рассмотрим теперь особенности электромагнитных волн, связанные с их длиной.
й 113. Инфракрасные и ультрафиолетовые лучи Та совокупность электромагнитных волн, которая называется светом (иногда видимым свеиюм), представляет собой узкий интервал длин волн, заключенных примерно между 400 и 800 нм. Они действуют непосредственно на человеческий глаз, производя специфическое раздражение его сетчатой оболочки, ведущее к световому восприятию.
Вследствие этого указанный интервал длин волн играет особую роль для человека, хотя по своим физическим свойствам он принципиально не отличается от примыкающих к нему более длинных и более коротких электромагнитных волн. Несмотря на то, что границы светочувствительности глаза субъективны, тем не менее резкое падение чувствительности человеческого глаза к концам этого интервала (ср. ~ 8) оправдывает установление специальных названий для соседних областей спектра.
В самом начале Х1Х в. было введено понятие об ин4раарисных и ульгпрафиолетовыт лучах. Наличие инфракрасных волн было установлено в 1800 г. Гершелем, наблюдавшим нагревание чувствительного термометра, на который падало излучение Солнца с длинами волн, лежащими за красным концом спектра. Гершель обнаружил также, что эти лучи подчиняются таким же законам отражения и преломления, как и видимый свет. В 1801 г. Риттер и одновременно Волластон открыли, что в солнечном спектре за фиолетовым его концом имеется невидимое излучение, действующее химически на хлористое серебро (ультрафиолетовое из- шкАлА электт~ОмАГттитных ВОлн 30 10 лучение). Впоследствитл были установлены и друттле методы исследования как ультрафиолетового, так и инфракрасного излучения.
Открытие фотографии и ее успехи сыграли решаюшую роль в исследовании ультрафиолетовых лучей, ибо фотографическая пласттлнка оказалась к нтлм весьма чувствительной. Исследование ультрафиолетевого излучения удобно также производить по его способносттл возбуждать свечентле многих тел (флуоресценция и фосфоресценция) и вызывать фотоэлектрический эффект. Фотографировать можно также и инфракрасное излучение, применяя особым способом обработанные фотопластинктл (сенсибилизация, см. гл.
ХХХХХ). Тактлм путекл удается, однако, дойти лишь до Л = 1,2 — 1,3 мкм. Значительно дальше нросттлрается чувствительность к инфракрасным лучам у современных фотоэлементов и фотосопротивлений, с помощью которых можно регистрировать инфракрасное излучение примерно до 100 мкм. Используя влияние инфракрасных лучей на яркость фосфоресценцитл (см. гл. ХХХУП1), удалось исследовать область спектра до 1,7 мкм. Однако тепловой метод, применимый для любой длины волны, является и доныне весьма распространенным нри работе с инфракрасным излучением, особенно для длтлн волн больше 2 мкм, Конечно, нри этом применяются весьма чувствительные термометры, особенно электрические (сверхпроводящие и обычные болометры и термопары), позволяющие констатировать подъем температуры на ълтлллтлонную долю градуса (10 е К).
Используя пртлемники, полностью поглощающие всю падаюшую на них тепловую энергию (абсолютно черное тело, см. гл. ХХХХХ'1), зная теплоемкость приемшлка и учитывая потери тепла, можно но повышению температуры оценить в абсолютных единицах энергию, приносимую лучамтл, что также Е является принципиальным пре- имуществом теплового метода. 40 Им пользуются для измерений лучистой энергии всех длин волн, включая и ультрафтлолетовые, особенно в тех случаях, когда желают получить количественные 20 данные о распределении энергии по спектру излучающего тела. На рис.
19.1 показано схематически такое распределение для спектра Солнца. Для иных источников О 0,5 1,0 1., мкм (например, лампа накаливания или ртутная лампа) распредеРис. 19.1. Распределение энергии в ление энергии по длинам волн спектре Солнца может существенно отличаться от приведенного. Несмотря на унтлверсальность теплового метода тл возможность получентля сравнимых между собой количественных показаний, обычно удобнее использовать для разных интервалов длтлн волн специальные приемы исследования, упомянутые выше.
гл. х1х. и11ФРАкРАсные, УльтРАФиОлетОВые лУчи 367 При изучении инфракрасного излучения с болыпой длиной волны главное затруднение состоит в подыскании достаточно мощного источника их. Обычным источником инфракрасного излучения является нагретое тело. При неболыпой температуре интенсивность излучения весьма незначительна; при повышении же температуры общая мощность излучаемой энергии быстро растет, но максимум излучения приходится на все более и более короткие волны, так что энергия длинноволновых лучей возрастает не очень значительно. В настоящее время наолюдаются инфракрасные волны длиной приблизительно 1 мм. Создание более длинных электромагнитных волн оказывается более удобным по методу возбуждения электромагнитных колебаний, примененному впервые Герцом и рассматриваемому в учении об электричестве.
Этим методом, как известно, получаются и сравнительно длинные электромагнитные волны, используемые в радиотехнике (волны длиной в несколько десятков сантиметров, метров и километров). В последние годы были получены по методу электрических колебаний электромагнитные волны, также очень короткие, длиной в несколько десятых миллиметра. Таким образом, волны длиной в несколько десятых миллиметра можно получить и по методу испускания раскаленными телами (как инфракрасные), и по методу электрических колебаний (подобно герцовым). Другими словами, область инфракрасных и герцовых волн перекрывается, и мы имеем непрерывный переход от видимого света к сколь угодно длинным электромагнитным волнам. В работах по заполнению промежутка между инфракрасными и герцовыми волнами важную роль сыграли работы русских исследователей (П.Н.
Лебедев, М.А. Левитская, А.А. Аркадьева-Глаголева). Распространение наших сведений на область ультрафиолетовых волн также шло довольно медленно. Основная трудность их исследования состоит в том, что короткие ультрафиолетовые волны сильно задерживаются различными веществами. Обычное стекло мало пригодно для исследований ультрафиолетового излучения. Применяют специальные сорта стекла (прозрачные приблизительно до 300— 230 нм) или кварц (прозрачный примерно до 180 нм). Для более коротких волн приходится применять оптику из флюорита. (приблизительно до 120 нм). Получили распространение и искусственно приготовленные кристаллы. Лучшие образцы таких кристаллов фтористого лития прозрачны до 180 нм.
Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для призм и линз, и приходится применять отражательную оптику: вогнутые зеркала и отражательные дифракционные решетки. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачны и газы при обычном давлении. Заметное поглощение в кислороде (и воздухе) наблюдается уже при 180 нм. Поэтому для исследований с более короткими волнами применяют спектральные установки, из которых выкачан воздух (вакуумспектрографы). Второе затруднение состоит в том„что желатин, составляющий основу фотографических пластинок, заметно поглощает ультрафиолет, начиная примерно с 240 230 нм, так что для более короткого ультрафиолета применяют обычно безжелатинные пластинки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
