Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 99
Текст из файла (страница 99)
При повороте анализатора на некоторый угол ф можно вновь получить темное поле зрения. Угол гр н есть угол, на который оптически активное вещество поворачивает плоскость поляризации света, прошедшего через поляризатор. Так как поворотом анализатора можно получить темное поле зрения, то свет, прошедший через оптически активное вещество, является плоскополяризованным. Опыт показывает, что угол поворота плоскости поляризации для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей ~р=аб, для оптически активных растворов гр= [а] Сб, (196.1) где д — расстояние, пройденное светом в оптически активном веществе, а ((а!)— так называемое удельное вращение, чис.
пенно равное углу поворота плоскости поляризации света слоем оптически активного вещества единичной толщины (единичной концентрации — для растворов), С-- массовая концентрация оптически активного вещества в растворе, кг/м'. Удельное вращение зависит от природы вещества, температуры и длины волны света в вакууме.
Опыт показывает, что все вещества, оптически активные в жидком состоянии, обладают таким же свойством и в кристаллическом состоянии. Однако если вещества активны в кристаллическом состоянии, то не всегда активны в жидком (например, расплавленный кварц). Следовательно, оптическая активность обусловливается как строением молекул вещества (их асимметрией), так и особенностями расположения частиц в кристаллической решетке. Оптически активные вещества в зависимости от направления вращения плоскости поляризации разделяются на право- н левовращаюшие. В первом случае плоскость поляризации, если смотреть навстречу лучу, вращается вправо (по часовой стрелке), во втором — влево (против часовой стрелки). Вращение плоскости поляризации объяснено О. Френелем (1817 г.). Согласно теории Френеля скорость распространения света в оптически активных веществах различна для лучей, поляризованных по кругу вправо и влево Явление вращения плоскости поляри.
зации и, в частности, формула (196.1) лежат в основе точного, метода определения концентрации растворов оптически ак. тинных веществ, называемого поляриметрией (сахариметрией). Для этого используется установка, показанная на рис. 285. По найденному углу поворота плоскости поляризации Ф и известному значению (а) нз (196,1) находится концентрация растворенного вещества. Впоследствии М. Фарадеем обнаружено вращение плоскости поляризации в оптически неактивных телах, возникающее под действием магнитного поля. Это явление получило название эффекта Фарадея 5 Оптика Квант ~вая природа излучгшш (нли магнитного вращения плоскости поляризации).
Оно имело огромное значение для науки, так как было первым явле- пнем, в котором обнаружилась связь между оптическими и электромагнитными процессами. Контрольные вопросы Что называетсн естественным светом? плоскополяризованным светом? частично поляризован- ным светом? зллнптнчески поляризованным светом? Как практически можно отличить олоскополяризованный свет от естествеиногоз Интенсивность естественного света, пропущенного через два поляризатора, уменьшилась вдвое. Как ориентированы полнризаторы? Чем замечателен угол Брюстера? Покажите, что при выполнении закона Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.
Что называется оптической осью кристалла? Чем отличаются двуосные кристаллы от одноос- ных? Чем обусловлено двойное лучепреломление в оптически анизотропном одноосиом кристалле? Чем отличаются отрицательные кристаллы от положительных? Приведите построение волновых поверхностей для обыкновенного и необыкновенного лучей. Какие поляризационные приборы вы знаете? В чем заключается принцип их действия? Что называется пластинкой в четверть волны? в полволны? Можно лн с помощью только поляризатора о~личить зллиптнчески поляризованный свет от частичао поляризованного? Почему? На поляризатор падает циркулярно поляризованный свет, интенсивность которого равна ?ь Какова интенсивность света за поляризатором? Как, используя пластинку в четверть волны н поляризатор, отличить циркулярна поляризован- ный свет от естественного? Каково будет действие пластинки в полволны на естественный свет? на плоскополярнзованный свес, плоскость поляризации которого составляет угол 45' с оптической осью пластинки? Что такое эффект Керра? Какова физическая причина его возникновения? Какие вещества называются оптически антивными? В чем отличие оптической активности от двойного лучепреломления? и и Задачи 25.2.
Предельный угол полного отражения лля пучка света на границе кристалла каменной соли с воздухом равен 40,5' Определить угол Брюстера при падении света нз воздуха на поверхность этого кристалла. [57'[ 25.3. Плоскопаляризованный свет, длина волны которого в вакууме Л=600 нм, падает на пластинку исландского шпата перпендикулярно его оптической оси.
Принимая показатели преломле. ння для исландского шпата для обыкновенйого и необыкновенного лучей соответственно п,= =1 66 и п,=1 49, определить длины волн этих лучей в кристалле. [Л.=361 нм, Л,=403 им[ 25.4. Определить наименьшую толшину кристаллической пластинки и полволны для Л=589 нм, если разность показателей преломления обыкновенного и необынновенного лучей для данной длины волны и,— п,=0,17. [1,73 мкм[ 25.1. Определить, но сколько раз уменьшится интенсивность естественного света, пршпедшего через два поляризатора, расположенные так, что угол нежду нх главными плоскостями равен 45', а в каждом иэ николей теряется 5 ой интенсивности падающего на него света. [В 4,43 ра.
за[ !' л а а а 26. Квантовая природа излучении 3!7 25.5. Естественный маиахраматическнй свет падает на систему ил двух скрещенных николей, между которыми наладится кварцевая пластинка толщиной 6 мм, вырезанная перпендикулярна аатическай аси.
Ва сколько раз уменьшится интенсивность света, прошедшего через эту систему, если удельное вращение кварца равно !5 угл. град/ммл (В 2,67 раза) Глава 26 Квантовая природа излучения $ 197. Тепловое излучение и его характеристики лового излучения служит спектральная плотность энергетической светимостн (нзлучательности) тела — мощность излучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины: х )(,т = йцг с С помощью формулы (!97.1) можно перейти от )(„д к )7х „и наоборот.
Зная спектральную плотность энергетической светимости, можно вычислить интегральную энергетическую светимость (интегральную излучательность) (ее называют просто энергетической светимо. стью тела), просуммировав по всем частотам; (197.!) кг ~ 7(,т бц (197 2) 5 Тела, нагретые до достаточно высоких температур, светится. Свечение тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым (температурным) излучением. Тепловое излучение, являясь самым распространенным в природе, совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества (т. е. за счет его внутренней энергии) и свойственно всем телам при температуре выше 0 К. Тепловое излучение характеризуется сплошным спектром, положение максимума которого зависит от температуры.
При высоких температурах излучаются короткие (видимые и ультрафиолетовые) электромагнитные волны, при низких — преимущественно длинные (инфракрасные). Тепловое излучение — практически единственный вид излучения, который может быть равновесным. Предположим, что нагретое (излучающее) тело помещено в полость, ограниченную идеально отражающей оболочкой.
С течением времени, в результате непрерывного обмена энергией между телом и излучением, наступит равновесие, т.е. тело в единицу времени будет поглощать столько же энергии, сколько и излучать. Допустим, что равновесие между телом и излучением по какой- либо причине нарушено и тело излучает энергии больше, чем поглощает.
Если в единицу времени тело больше излучает, чем поглощает (или наоборот), то температура тела начнет понижаться (или повышаться). В результате будет ослабляться (или возрастать) количество излучаемой телом энергии, пока, наконец, не установится равновесие. Все другие виды излучения неравновесны. Количественной характеристикой теп- <! тг'„"'", )7, т — —— да где б(5',"'„"6 6„ — энергия электромагнитно- го излучения, испускаемого за единицу времени (мощность излучения) с единицы площади поверхности тела в интервале частот от ч до ч+Йш Единица спектральной плотности энер- гетической светимости Яьг) — джоуль на метр в квадрате в секунду (Дж/(и' с)).
Записанную формулу можно предста- вить в виде функции длины волны: +6 Якг бч 17ьг бЛ' Так как с=Ли то ВЛ с Лл бч тл с где знак минус указывает на то, что с воз- растанием одной нз величин (ч или Л) другая величина убывает. Поэтому в даль- нейшем знак минус будем опускать. Таким образом, з!к 5. Оптика Квантовая кркроап калу«скип Способность тел поглощать падающее иа иих излучение характеризуется спектральной поглошательной способностью А.,т= ~~) ьк-Ь«« показывающей, какая доля энергии, приносимой за единицу времени на единицу плошади поверхности тела падающими на нее электромагнитными волнами с частотами отт до т+дт, поглощается телом. Спектральная поглощательная способность — величина безразмерная. Я„т и А, т зависят от природы тела, его термодииамической температуры и при этом различаются для излучений с различными частотами.
Поэтому эти величины относят к определенным Т и т (вернее, к достаточно узкому интервалу частот от удач+от). Тело, способное поглощать полностью при любой температуре все падающее на него излучение любой частоты, называется черным. Следовательно, спектральная поглощательиая способность черного тела для всех частот и температур тождественно равна единице (А„"г —= 1). Абсолютно черных тел в природе нет, однако такие тела, как сажа, платиновая чернь, черный бархат и некоторые другие, в определенном интервале частот па своим свойствам близки к иим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
