Ответы (1115942), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

О ценим точность рефрактометра Жамена: если длина кювет l = 5 см, длина волны используемого света  = 500 нм, а регистрирующий прибор фиксирует сдвиг на m > 0.1 полосы, то точность может быть повышена с помощью удлинения кювет или повышения чувствительности регистрирующего прибора.

Рефрактометрические исследования позволяют определять молекулярную рефракцию вещества, рассчитываемую по формуле по формуле Лоренц-Лоренца где N_A – число поляризуемых частиц в единице объёма,  – содержание компонента; М – молярная масса. Таким образом, молекулярная рефракция пропорциональна электронной поляризуемости, а поскольку электронная поляризуемость обладает свойством аддитивности, то и молекулярная рефракция обладает тем же свойством.

3) Спектральный аппарат Фабри-Перо:

С пектральный аппарат Фабри-Перо состоит из двух параллельных стеклянных (или кварцевых) пластин, внутренние поверхности которых покрыты отражающим слоем с коэффициентом отражения r. Входящий луч будет многократно отражаться от поверхностей пластин, постепенно теряя энергию из-за частичного прохождения. Проходящие лучи интерферируют, образуя интерференционную картину, локализованную на бесконечности. Интерференционные максимумы для волн разных длин будут разделены пространственно, причём из-за большого количества лучей разрешающая способность окажется высокой.

Оценим разрешающую способность аппарата Фабри-Перо, используя формулу для дифракционной решётки (см. 16.2): R = mN. В данном случае N – число лучей, вышедших из аппарата; интенсивность N-го луча в r^–2N раз меньше первого, поэтому считая отношение интенсивностей равным 10^–2, а r ~ 0.8 – 0.9, получим, что N ~ 10 – 100. разность хода – это удвоенное расстояние между пластинами (~ 10 см), поэтому m ~ 10⁵ – 10⁶. Таким образом, Свободную спектральную область можно также оценить по формуле для решётки: то есть всего поэтому данный прибор используют для исследования тонкой структуры спектров.

4) Представление о Фурье-спектроскопии:

Основной частью Фурье-спектрометра является интерферометр Майкельсона: луч попадает на стеклянную пластинку 1, частично отражающий свет на зеркало 2, а частично преломляющий его на зеркало 3; отражённые от зеркал лучи вновь попадают на пластинку 1, отражаются и попадают в регистрирующее устройство 4. Эти лучи имеют разные фазы и интерферируют. Пусть исходное монохроматическое излучение (частоты ) разделяется на две одинаковые по энергии составляющие: Тогда регистрируемая интенсивность луча (см. 11.1). Если в начальный момент установить зеркала 2 и 3 так, что  = 0, то при поступательном перемещении одного из зеркал со скоростью v где V – фазовая скорость волны (множитель 2 обусловлен тем, что разность хода в два раза больше перемещения зеркала). Поэтому регистрирующее устройство зафиксирует наличие переменной составляющей интенсивности

П ри подаче на интерферометр волн нескольких частот их переменные составляющие интенсивности будут складываться, поэтому для непрерывного спектра может быть записан сигнал – обратное преобразование Фурье исходного спектра. Спектральный состав падающего излучения может быть найден с помощью прямого преобразования Фурье: Основное преимущество Фурье-спектрометров – возможность одновременной фиксации всего спектра целиком, а не отдельных частей спектра как в обычных спектральных приборах.

5) Представление о голографии:

Г олография – способ фиксации объёмного изображения предмета, основанный на явлении интерференции волн. В этом методе фиксируются как амплитуд, частоты, так и разности фаз волн, рассеянных предметом. При съёмке голограммы фиксируют интерференционную картину между лучами источника (опорной волной) и лучами, рассеянными предметом (сигнальной волной). Голограмма представляет собой пластинку, покрытую фотоэмульсией; эмульсионный слой позволяет фиксировать минимумы и максимумы интерференционной картины. Для восстановления изображения, зафиксированного на голограмме, её облучают опорной волной, сохраняя ориентацию пластинки по отношению к пучку. Волны дифрагируют на зафиксированной интерференционной картине, образуя два изображения – мнимое (на месте объекта съёмки) и действительное.

Особенностью голографии является сохранение полного изображения любым участком голограммы; при восстановлении изображения по части исходной голограммы уменьшается разрешение, но воспроизводится весь снятый объект.

В голографии для создания интерференционной картины требуются источники, излучение которых имеет достаточно большие время и длину когерентности. Поэтому для получения голограмм используют лазеры, однако в этом случае изображение получается одноцветным. Существуют два пути получения цветных голограмм: во-первых, использование лазеров с излучением разных цветом (например, красного, синего и зелёного). Во-вторых, съёмка и восстановление голограммы в белом цвете – в этом случае применяют толстослойные фотоэмульсии, поэтому интерференционные максимумы разных цветов попадают на разные глубины эмульсии. Образуется так называемая трёхмерная голограмма в отличие от двумерных голограмм, получаемых с помощью лазеров.

14. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция волн на круглом отверстии и круглой преграде. Амплитудная и фазовая зонные пластинки. Дифракция Фраунгофера на щели. Условия максимумов и минимумов дифракционной картины.

1) Метод зон Френеля:

Дифракция волн – явление огибания волнами препятствий; или, в более широком смысле, любое отклонение от законов геометрической оптики (см. 15.1).

Принцип Гюйгенса-Френеля: 1) любая точка на волновой поверхности может рассматриваться как самостоятельный источник сферических волн (их называют вторичными); 2) амплитуда колебаний в любой точке пространства может быть найдена как результат интерференции вторичных волн.

М етод зон Френеля состоит в выделении на волновой поверхности таких областей, что разность хода лучей, излучаемых соседними зонами, составляет /2. Рассмотрим случай падения плоской волны на экран. Проведём окружность радиуса ОА с центром в точке А; В – точка пересечения этой окружности и прямой АС. AD – перпендикуляр к хорде BO. Тогда углы OAD и BOC равны, поэтому ( ) OC = r_m, OA = l, BC = а – разность хода лучей, приходящих в точку А из О и С (АВ = АО). Таким образом, точка С – внешняя граница m-ой зоны Френеля, поэтому

Далее рассмотрим случай дифракции на том же экране волны, испускаемой источником, находящимся на прямой ОА. Разность хода, набираемая лучами, приходящими в точку С, до экрана может быть вычислена аналогично предыдущему случаю: где L – расстояние от источника до экрана. Тогда

Площадь m-ой зоны Френеля – не зависит от номера зоны, то есть все зоны Френеля имеют одинаковые площади.

Замечание: радиусы зоны Френеля найдены безотносительно к положению отверстия и зависят только от положения точки на экране; центр зон Френеля всегда находится «напротив» той точки, для которой эти зоны построены; соответственно, при перемещении из одной точки экрана в другую зоны Френеля сдвинутся в том же направлении.

2) Дифракция волн на круглом отверстии и круглой преграде:

При создании в экране круглого отверстия для точек, расположенных вдоль оси отверстия, «открыты» какие-то зоны Френеля. Интенсивность света в таких точках может быть найдена с помощью метода векторных диаграмм: разобъём каждую зону Френеля на малые кольца; тогда вектор Е от каждого из таких колец будет постепенно поворачиваться (увеличивается разность хода); «последний» вектор первой зоны Френеля будет иметь разность фаз  с первым, поэтому результирующая амплитуда от первой зоны Френеля составит 2Е, где Е – радиус окружности. При аналогичном построении для второй зоны Френеля «последний» вектор придёт в точку, лежащую чуть ниже начальной, поскольку интенсивность постепенно уменьшается (интенсивность излучения точечного источника пропорциональна Результирующая интенсивность от первой и второй зон Френеля окажется близкой к нулю. Проводя такие же построения для следующих зон Френеля, можно получить, что при открытии нечётного числа зон Френеля в центре исследуемой картины будет наблюдаться светлое пятно, а при открытии чётного числа зон – тёмное. При открытии всех зон Френеля спираль постепенно сойдётся к своёму центру; результирующая амплитуда составит E, а интенсивность – I; при этом реализуется обычное прохождение света, то есть I = I₀. Поэтому при открытии небольшого нечётного числа зон Френеля произойдёт усиление света в центре дифракционной картины – интенсивность составит 4I₀.

Для точек, не лежащих на оси отверстия, будут открыты не вся первая, но зато части других зон Френеля; поэтому вокруг центрального пятна (светлого или тёмного) будут возникать кольца. При дифракции белого света картина станет цветной, поскольку радиусы зон Френеля различны для разных длин волн.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)