Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Таким образом, согласно теории Тамма и Франка, электрон, движущийся в прозрачной среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света в данной среде, должен сам излучать свет Отличительной особенностью излучения Вавилова — Черенкова является его распространение не по всем направлениям, а лишь по направлениям, составляющим острый угол б с траекторией частицы, соз В= (с/л) /о = с/(по). (189.1) Возникновение излучения Вавилова — Черенкова и его направленность истолкованы Франком и Таммом иа основе пред.
ставлений об интерференции света с использованием принципа Гюйгенса. На основе излучения Вавилова — Черенкова разработаны широко используемые экспериментальные методы для регистрации частиц высоких энергий и определения их свойств (направление движения, величина и знак заряда, энергия). Счетчики для регистрации заряженных частиц, в которых используется излучение Вавилова — Черенкова, получили название череиковских счетчиков. В этих счетчиках частица регистрируется практичесни мгновенно (при движении заряженной частицы в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость света в данной среде, возникает световая вспышка, преобразуемая с помощью фотоэлектронного умножителя (см.
4 105) в импульс тока). Это позволило в !955 г. итальянскому физику Э. Сегре (р. 1905) открыть в черенковском счетчике короткоживушую античастицу — антипротон. 5. Оптика. Квантовая природа излучения 24.3. Источник моиохроматнческого света с длиной волны хэ=0,6 мкм движется по направлению к наблюдателю со скоростью э=п,(5 с (с — скорость света э вакууме) Определить длину волны Х, которую зарегистрирует приемник наблюдателя (5(6 км) 24.4.
Определить минимальную кинетическую энергию (а мегаэлектрон-вольтах), которой должен обладать электрон, чтобы в среде с показателем преломления (,5 возникло излучение Вавилова — Черенкова. [0,(7 МэВ) Глава 25 Поляризация света й!90. Естественный и поляризованный свет Рнс. 272 Следствием теории Максвелла (см.
5 (62) является поперечность световых волн: векторы напряженностей электрического Е и магнитного Н полей волны взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости т распространения волны (перпендикулярно лучу). Поэтому длн описании закономерностей поляризации света достаточно знать поведение лишь одного из векторов. Обычно все рассуждения ведутся относительно светового вектора вектора напряженности Е электрического поля (это название обусловлено тем, что прн действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны в атомах вещества).
Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы же излучают световые во. лны независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными рав. новероятными колебаниями светового вектора (рис. 272, а; луч перпендикулярен плоскости рисунка). В данном случае равномерное распределение векторов Е обьясняется большим числом атомарных излучателей, а равенство амплитудных значений векторов Š— одинаковой (в среднем) интенсивностью излучения каждого из атомов. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора Е (и, следовательно, Н) называется естественным.
Свет, в котором направления колебаний светового вектора какнм-то образом упорядочены, называется поляризованным. Так, если в результате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное (но не исключительное!) направление колебаний вектора Е (рис. 272, б), то имеем дело с частично поляризованным светом. Свет, в котором вектор Е (и, следовательно, Н) колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу (рис. 272, в), называется плоскополяризоаанным (линейно поляризованным). Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направление распространения этой волны, называется плоскостью поляризации. Плоскополяризованный свет является предельным случаем аллнптнческн поляризованного света — света, для которого вектор Е (вектор Н) изменнется со временем так„ что его конец описывает эллипс, лежащий н плоскости, перпендикулярной лучу.
Если эллипс поляризации вырождается (см. 4 !45) в прямую (прн разности фаз В, равной нулю илн н), то имеем дело с рассмотренным выше плоскополяризованным светом, если в окружность (при гр= ~п/2 и равенстве амплитуд складываемых волн), то имеем дело с циркулярно поляризованным (поляриаованным по кругу) светом. Г л в в з 25. Поляризация вета 0' Пваепапаппрпзевпииия емг йе о' О Рис. 273 1=1, соз а, 3 (! 90.1) Рис. 274 Степенью поляризации называется ве- личина 1 ппт 1щп Р= 1и пи + 1т!п где 1,„н 1,п — максимальная и минимальная интенсивности света, соответствующие двум взаимно перпендикулярным компонентам вектора Е. Для естественного света 1 „„= 1 и и Р= О, для плоскополяризоваиного 1 ы — — 0 и Р = 1.
Естественный свет можно преобразовать в плоскополяризованный, используя так называемые поляризаторы, пропускающие колебания только определенного направления (например, пропускающие колебания, параллельные плоскости поляри. затора, и полностью задерживающие колебания, перпендикулярные этой плоскости). В качестве поляризаторов могут быть использованы среды, аниэотропные в отношении колебаний вектора Е, например кристаллы (их аниэотропия известна, см. $70). Из природных кристаллов, давно используемых в качестве поляризатора, следует отметить турмалин.
Рассмотрим классические опыты с турмалином (рис, 273), Направим естественный свет перпендикулярно пластинке турмалина Т„ вырезанной параллельно так называемой оптической оси 00 (см, $192). Вращая кристалл Т~ вокруг направления луча, никаких изменений интенсивности прошедшего через турмалин света не наблюдаем. Если на пути луча поставить вторую пластинку турмалнна Тз и вращать ее вокруг направления луча, то интенсивность света, прошедшего через пластинки, меняется в зависимости от угла ое между оптическими осями кристаллов по закону Малюса и: где 1е и 1 — соответственно интенсивности света, падающего на второй кристалл и вышедшего нз него.
Следовательно, интенсивность прошедшего через пластинки света изменяется от минимума (полное * Э. Мзлюс (1775 †!2) — французский физик. гашение света) при «в=я/2 (оптические оси пластинок перпендикулярны) до максимума при а=О (оптические оси пластинок параллельны). Однако, как это следует из рис, 274, амплитуда Е световых колебаний, прошедших через пластинку Тт, будет меньше амплитуды световых колебаний Еп, падающих на пластинку Тм Е=Ео соз а. Так как интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды, то и получается выражение (190.! ).
Результаты опытов с кристаллами турмалина объясняются довольно просто, если исходить из изложенных выше условкй пропускания света поляризатором. Первая пластинка турмалина пропускает колебания только определенного направления (на рис. 273 это направление показано стрелкой АВ) т. е. преобразует естественный свет в плоскополиризованный. Вторая же пластинка турмалина в зависимости от ее ориентации из поляризованного света пропускает большую или меньшую его часть, которая соответствует компоненту Е, параллельному оси второго турмалина. На рис.
273 обе пластинки расположены так, что направления пропускаемых ими колебаний АВ и А'В' перпендикуляр- зоа 5. Оптика. Квантовая природа излучения ны друг другу. В даном случае Т~ пропускает колебания, направленные по АВ, а Т, их полностью гасит, т. е. за вторую пластинку турмалина свет не проходит. Пластинка Ть преобразующая естественный свет в плоскополяризован. ный, является поляризатором. Пластинка Тг, служащая для анализа степени поляризации света, называется анализатором. Обе пластинки совершенно одинаковы (их можно поменять местами).
Если пропустить естественный свет через два поляризатора, плоскости которых образуют угол а, то из первого выйдет лоскополяризованный свет, интенсивность которого 1ь= '/г1„, иэ второго, согласно (190.1), выйдет свет интенсивностью 1=1ь соэ'а. Следовательно, интенсивность света, прошедшего через два поляризатора, 1= /г/, соэ' а, откуда 1мьг= /г1, (поляризаторы па- 1 раллельны) и 1,„=0 (поляризаторы скрещены) . й 191, Поляризация света прн отражении н преломлении нв границе двух диэлектриков Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков (например, воздуха и стекла), то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде.
Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор (например, турмалин), убеждаемся в том, что отраженный и преломленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усиливается и ослабевает (полнага гашения не наблюдается!). Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения (на рис. 275 они обозначены точками), в преломленном — колебания, параллельные плоскости падения (изображены стрелками).
Степень поляризации (степень выделении световых волн с определенной ори- Рис. 275 ентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателв преломления. Шотландский физик Д. Брюстер (|78! — !868) установил закон, согласно которому при угле падения 1в (угол Брюстера), определяемого соотношением 1в (в = пг~ (пм — показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является пласкапаляриэоэаиным (содержит только колебанин, перпендикулярные плоскости падения) (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
