lect6opt (1083141), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

При−2этом α ~ λ0 — закон Био ( λ0 — длина волны света в вакууме). Для растворовугол ϕ зависит еще и от концентрации c раствора: ϕ = α ⋅ c ⋅ dЕсли между скрещенными поляризатором P и анализатором A поместитьоптически активное вещество, то полезрения анализатора просветляется.Поворачиваяанализаторможноопределить угол ϕ , при котором полезрения вновь становится темным —угол поворота плоскости поляризации оптически активным веществом. Взависимости от направления вращения, оптически активные веществаразделяются на право- и левовращающие. В первом случае плоскостьполяризации, если смотреть навстречу лучу, смещается по часовой стрелке, вовтором — против.Оптическая активность обусловливается: 1) строением молекул вещества(их асимметрией); 2) особенностями расположения частиц в кристаллическойрешетке.Эффект Фарадея — вращение плоскости поляризации в оптическинеактивных телах помещенных во внешнее магнитное поле.

Угол поворотаплоскости поляризации ϕ = VHd , где H — напряженность внешнегомагнитного поля, d — толщина образца, V — постоянная Верде, зависящаяот природы вещества и длины волны света.Квантовая природа излученияКвантовая оптика — раздел оптики, занимающийся изучением явлений,в которых проявляются квантовые свойства света.36. Виды оптических излучений.Колебания электрических зарядов, входящих в состав вещества,обусловливают электромагнитное излучение, которое сопровождается потерейэнергии веществом.При рассеянии и отражении света формирование вторичных световыхволн и продолжительность излучения веществом происходит за время,сравнимое с периодом световых колебаний.Если излучение продолжается в течение времени, значительнопревышающем период световых колебаний, то возможны два типа излучения:1) тепловое излучение и 2) люминесценция.Равновесным состоянием системы тело-излучение является состояние,при котором распределение энергии между телом и излучением остаетсянеизменным для каждой длины волны.

Единственным видом излучения,которое может находиться в равновесии с излучающим телом, являетсятепловое излучение — свечение тел, обусловленное нагреванием.Оптика6–246–933. Поляризационные призмы и поляроиды.Явление двойного лучепреломления используется при изготовленииполяризационных приспособлений: поляризационных призм и поляроидов.Например, в призме Никóля — двойной призме из исландского шпата,AB канадскимсклеенной вдольбальзамом ( n = 1,55) — обыкновенныйлуч ( n0 = 1,66) испытывает полноеотражение (так как канадский бальзамдля него среда оптически менееплотная), а плоскополяризованныйнеобыкновенный луч ( ne = 1,51) выходит из призмы. (Оптическая ось призмыOO′ составляет с входной гранью угол 48о).Двоякопреломляющие кристаллы обладают свойством дихроизма —различного поглощения света в зависимости от ориентации электрическоговектора световой волны.

Дихроичные кристаллы используются припроизводстве поляроидов — тонких пластиковых пленок, в которые вкрапленыкристаллики веществ с сильно выраженным дихроизмом (например, герапатит)— такие пленки уже при толщине ~0,1мм полностью поглощаютобыкновенные лучи видимой области спектра, являясь в таком тонком слоесовершенным поляризатором.34. Искусственная оптическая анизотропия.Воптическиизотропныхвеществахвозможноиндуцироватьискусственнуюоптическуюанизотропиюподвоздействием:1) одностороннего сжатия или растяжения; 2) электрического поля (эффектКерра); 3) магнитного поля (эффект Коттона-Муттона). При этоминдуцированная оптическая ось совпадает с направлением деформации,электрического или магнитного полей.Эффект Керра — оптическая анизотропия веществ под действиемэлектрического поля — объясняется различной поляризуемостью молекулвещества по разным направлениям.Если приложить разность потенциаловк ячейке Керра — кювете сисследуемойжидкостью,котораяразмещенамеждускрещеннымиполяризатором P и анализатором A , ивкоторуюпомещеныпластиныконденсатора — то жидкость становится двоякопреломляющей и свет проходитчерез анализатор.

Разность показателей преломления обыкновенного и2необыкновенного лучей: ne − n0 = Bλ0 E , где λ0 — длина волны света ввакууме, E — напряженность электрического поля, B — постоянная Керра,которая зависит от температуры, длины волны света и природы вещества.Эффект Коттона-Муттона — магнитный аналог эффекта Керра —возникновение оптической анизотропии у некоторых изотропных веществ при21. Метод Юнга. Свет от ярко освещенной щелиS падает на две щели S1 и S 2 , играющие ролькогерентных источников. Интерференционная картинаBC наблюдается на экране Э .2. Зеркала Френеля.

Свет от источника Sпадаетрасходящимсяпучком на два плоскихзеркала A1O и A2 O , расположенных под малымуглом ϕ . Роль когерентных источников играютмнимые S1 и S 2 изображения источника S .Интерференционная картина наблюдается наэкране Э , защищенном от прямого попаданиясвета заслонкой З .3. Бипризма Френеля. Свет от источника Sпреломляется в призмах, в результате чего забипризмой распространяются световые лучи, какбы исходящие из мнимых когерентных источниковS1 и S 2 .4. Зеркало Ллойда.ТочечныйисточникSнаходится близко к поверхности плоского зеркала M .Когерентными источниками служат сам источник S и егомнимое изображение S1 .11. Расчет интерференционной картины от двух щелей.Две щели S1 и S 2 находятся на расстоянии d друг от друга и являютсякогерентными источниками.

Экран Э параллеленщелям и находится от них на расстоянии l >> d .ИнтенсивностьвпроизвольнойточкеAопределяется разностью хода ∆ = s2 − s1 , гдеs22 = l 2 + ( x + d 2) 2 , s12 = l 2 + ( x − d 2) 2 , откудаs22 − s12 = 2 xd или ∆ = s 2 − s1 = 2 xd (s1 − s 2 ).Из l >> d следует s1 + s 2 ≈ 2l , поэтому ∆ = xd l .xdlПоложение максимумов:= ± mλ0 ⇒ x max = ± m λ0 (m = 0, 1, 2,K)ldxd11 l= ± m + λ0 ⇒ x min = ± m +  λ0 (m = 0, 1,K)Положение минимумов:l22 dРасстояние ∆x между двумя соседними максимумами (минимумами)называется шириной интерференционной полосы:lλ0dпомещении их в сильное внешнее магнитное поле.

При этом ne − n0 = Cλ0 H ,где H — величина напряженности внешнего магнитного поля, C —постоянная Коттона-Муттона, которая зависит от температуры, длины волнысвета и природы вещества.Интерференционная картина представляет собой чередование на экранесветлых и темных полос, параллельных друг другу.А.Н.Огурцов. Лекции по физике.Оптика∆x =6–106–2312. Полосы равного наклона.Пусть из воздуха ( n0 = 1) на плоскопараллельную прозрачную пластинку споказателем преломления n и толщиной d под углом i падает плоскаямонохроматическая волна (рис. (а)). В точке O луч частично отразится (1), ачастично преломится, и после отражения на нижней поверхности пластины вточке C выйдет из пластины в точке B (2).

Лучи 1 и 2 когерентны ипараллельны. С помощью собирающей линзы их можно свести в точке P .Необходимо отметить важную особенность отражения электромагнитныхволн (и, в частности, оптических лучей) при падении их на границу раздела двухсред из среды с меньшей диэлектрической проницаемостью (а, значит именьшим показателем преломления): при отражении света от болееплотной среды ( n0 < n ) фаза изменяется на π . Изменение фазы на πравносильно потере полуволны при отражении. Такое поведениеэлектромагнитной волны на границе двух сред следует из граничных условий,которым должны удовлетворять тангенциальные компоненты векторовнапряженности электрического и магнитного поля на границе раздела:Eτ 1 = Eτ 2 , H τ 1 = H τ 2 .

С учетом этого, оптическая разность хода:∆ = n(OC + CB) − (OA − λ0 2 ) .Используя sin i = n sin r (закон преломления), OC = CB = d cos r иOA = OB sin i = 2d tg r sin i , запишем 1λ2dnsin 2 r  = 2dn cos r = 2d n 2 − sin 2 i∆− 0 =− 2dn tg r sin r = 2dn−2 cos r cos r cos r В точке P будет интерференционный максимум, еслиλλ2d n 2 − sin 2 i + 0 = 2m 0 (m = 0, 1, 2,K)22В точке P будет интерференционный минимум, еслиλλ2d n 2 − sin 2 i + 0 = (2m + 1) 0 (m = 0, 1, 2,K)22Таким образом, дляданных λ0 d и n каждомунаклону i лучей соответствует своя интерференционная полоса. Интерференционныеполосы,возникающие в результатеналожения лучей, падающих на плоскопараллельную пластинку под одинаковыми углами, называются полосами равного наклона.Интерферирующие лучи (например, 1’ и 1" на рис.(б)) параллельны другдругу, поэтому говорят, что полосы равного наклона локализованы в бесконечности.

Для их наблюдения используют собирающую линзу и экран.Радиальная симметрия линзы приводит к тому, что интерференционнаякартина на экране будет иметь вид концентрических колец с центром в фокуселинзы.А.Н.Огурцов. Лекции по физике.31. Поляризация света при отражении и преломлении.Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков, тоотраженный и преломленный лучи являются частично поляризованными.В отраженном луче преобладают колебания перпендикулярные плоскостипадения, а в преломленном — колебания, лежащие в плоскости падения.Если угол падения равен углу Брюстера, который определяется соотношением tg i B = n21 , то отраженный луч является плоскополяризованным.Преломленный луч в этом случае поляризуется максимально но не полностью.Приэтомотраженныйипреломленный лучи взаимноперпендикулярны:sin iBsin iB= n21 ,= n21 ⇒cos iBsin i2cos iB = sin i2 или i B + i2 = π 2 ,но i ′B = i B , поэтому iB′ + i2 = π 2 .tg iB =Степеньполяризацииотраженного и преломленного света при различных углах падения можнорассчитать из уравнений Максвелла, если учесть граничные условия дляэлектромагнитного поля на границе раздела двух диэлектриков (Лекц.5, п.49).32.

Характеристики

Список файлов лекций