Ф. Крауфорд - Волны (1120526), страница 106

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

Текст из файла (страница 106)

В этом случае, когда движение зарядов ничтожно, не возникает временной задержки, характерной для движения электронов параллельно поверхности. Таким образом, эта часть параллельной компоненты отражается с пренебрежимо малой временной задержкой. Чтобы сделать эта объяснение полным, мы должны были бы вычислить запаздывание фазы каждой компоненты и посмотреть, как оно зависит от угла падения. Эта задача не легка. 8.28. Оптическая активность.

Допустим, что направление линейной поляризации для красного света иа длине пути Л=- 5 см водного раствора сахара панорачивается на 45', Отразим этот свет от зеркала и пошлем его через активный раствор обратно, так что полная длина пути будет !О см. (Если вы будете делать этот опыт, постарайтесь, чтобы угол отражения не был равен в точности 180'. Посмотрите па изображение источника света через «реальный» раствор и через «изображение» раствора.) В о п р о с. После двух прохождений света направление линейной поляризации будет образовывать с первоначальным направлением угол 0' или 90'. Что наблюдается на опыте? 8.20.

Опыт. Нахождение быстрой оси пластинки '/«). Зная, что ваш нруго. вой поляризатор дает свет с левой спнральностью (по оптической терминологии), найдите быструю ась пластинки Н« )«. (Отметьте положение этой оси.) 8.80. Опыт. Эффехтиеный «коэффициент жесткости» длл молекул оберто«. ного целлофана.

Растяните кусок целлофана и поместите его за поляроидом так, чтобы ось растяжения составляла угол 45' с осью полароида. Не тяните слишком сильно, иначе вы вызовете сдвиг фаз больший, чем и/2. Теперь определите спиральнасть эллиптически-поляризованного света. Для этого нужен круговой поляризатор и пластинка з/«Х. Зная спиральность, вы можете сказать, является лн ось растяжения быстрой или медленной осью. Предположим, что действие растяжения заключаетсн в том, что молекулы «выстраиваются» сваей «длинной стороной» вдоль оси растяжения. Вы можете узнать, больший или меньший показатель преломления отвечает направлению вдоль «длинной стороны» молекул. Больший показатель преломления означает ббльшую диэлектрическую постоянную, что в свою очередь озвачает ббльшую молекулярную поляризуемаст«ь т. е.

«1алый эффективный «коэффициент жесткости» (если только частота света меньше эффективной частоты свободных колебаний электрона в молекуле. Это условие выполняется для видимого света н стекла. Мы можем предположить, что оно выполняется н в этом случае). Таким образом, если ось растяжения окажется, например, 40! медленной осью, это значит, что эффективный «коэффициент жесткости» для колебаний вдоль молекулы меньше, чем для колебаний в перцендикулярном направлении.

Каков экспериментальный результат? 8.31. Опыт. Исландский шпот (кристалл прозрачного калы(ища). Возьмите большой хороший кристалл (толщиной около 2 си) исландского шпата. Поставьте на листе бумаги карандашом точку, положите кристалл на бумагу и смотрите через него. Вы увидите две точки. Рассмотрите их через поляроид. Вы обнаружите, что оба луча полностью поляризованы.

Вращайте кристалл вокруг вертикальной осн. Одна точка будет поворачиваться, другая останется неподвижной. Вектор Е в необыкновенном луче (т. е. в том, который поворачивается) направлен по оптической оси от кристалла. Теперь, глядя обоими глазами, постарайтесь определить, какая из двух точек кажется расположенной ближе. С помощью соответствующего чертежа (или воспользовавшись стеклянной пластинкой илн слоем воды в аквариуме) убедитесь в том, что предмет кажется ближе, если смотреть на него через вещество с показателем прело»гленна и>1.

Какая точка кажется ближе: «обыкновенная» нли «необыкновенная»? Что можно сказать о соответствующих показателях преломления? Согласуется ли ваш экспериментальный результат с данными табл. 8.1, п. 8.4? Используя карандаш в качестве метки в пространстве, покажите, что прн нормальном падении «обыкновенная» точка не испыплвгет бокового смещения. Обыкновенный луч падает нормально к поверхности, движется в кристалле и выходит из него нормально к поверхности, Необыкновенный луч даже при нормальном падении не остается нормальным к поверхности( С помощью соображений, основанных на обращении времени, покажите, что необыкновенный луч, выходящий нз реальной точки и падающий нормально на поверхность кристалла, должен выйтн нз кристалла тоже по нормали, хотя внутри кристалла он движется по наклонной.

(Верхняя н нижняя поверхности кристалла остаются параллельнымн прн любой орнектацни кристалла на листе бумаги.) Как будет отклоняться необыкновенный луч: будет ли он приближаться к оптической оси или удаляться от нее? (Подумайте о показателях преломления.) Физическое объяснение отклонения яеобыкаовенного луча заключается в следующем. Разложим вектор Е падающего необыкновенного луча на две компоненты: параллельную и перпендикулярную оптической оси. Показатели преломления вдоль этих направлений различны, следовательво, различны н поляризуемости. Таким образом, различны н амплитуды вынужденных колебаний электронов, т.

е. нх излучение различно. При суперпозиции полей излучения этих двух компонент движения электронов возникает волна, распространяющаяся в «косом» направлении. Теперь вы должны найти направление наклона луча. Совпадает лн результат с опытом? 8.82. Навигация викингов. На больших широтах (например, за Полярным кругом) невозможно пользоваться магнитным компасом. Солнце также трудно исйользовать для ориентировки, потому что даже в полдень ано может быть за линией горизшша. Иногда на самолетах пользуются «сумеречным компасом», который определяет положение Солнца ниже линии горизонта по изменению направления поляризации голубого веба.

Компас содержит кусок поляроида. Некоторые естественные кристаллы, например турмалин или кордерит, обладают свойствамн паляроида. Если рассматривать лннейно-поляризованный свет через такой кристалл, то оп будет казаться прозрачным при совпадения плоскости поляризации с его осью пропускання н темаым при повороте кристалла на 90'. Такие вещества называют «дихрончнымн». В (Х веке викинги вели свои суда в море, не имея пи компаса, ни полароида.

Ночью они пользоаалнсь звездами, а днем Солнцем, если оно не было закрыто облаками. Но, если верить древним скандинавским сагам, штурманы викингов могли установить положение Оолнца, закрытого облаками, с помощью таинственного «солнечного камня». По-видимому, тайна камня раскрыта датским археологом Рамскоу н десятилетним мальчиком, которому был известен «сумеречный компас» (отец его, Йорге Йенсен, был штурманом скандинавской авиакомпании). Рамскоу писал в археологическом журнале: «...возможно, это был прибор, позволяющий обнаружить положение Солнца в облачную погоду». Мальчик подумал, что таким прибором является «сумеречный компас».

Его отец сообщил аб этой идее Раяскоу. Последний исследовал различные дихроичные кристаллы, находимые в Скандинавии. Лучшим нз них оказался нордерит. Такой нристалл позволяет установить с точностью + 2,5' угловое положение Солнца и следить за ним, пока оно не опустится на -7' ниже линии горизонта. В о п р о с. В журнале «Тайм» от 14 июля 1957 г., стр. !58, написано, что древние саги утверждают, что магический «солнечный камены находил положение Солнца незаввсилю от погоды. Верите ли вы в это? 8.33.

Поляриза<)ионный <идеек<)ионный оператор». Поляроид, ось пропуснания которого направлена по х, помещен в пучок света, содержащий все состояния поляризации, н пропускает только свет, имеющий линейную поляризацию по этой оси. Мы можем назвать такой поляроид <проекционным оператором». Он <проектирует ва свой выход» х-поляризацию без потерь (если пренебречь небольшими отражениями). Заметим, что наш <проекцио«ный оператор» может действовать в прямом и в обратном направлениях, т. е, любая поверхность поляронда может служить входом. Рассмотрим теперь круговой поляризатор, состоящий вз поляранда (вход) с приклеенной к не<у пластннкой Ч<х, оптическая ось которой составляет 45' с осью поляронда.

Предположим, что эта система дает на выходе свет с правой спиральностью. Но, если на нее падает свет такой спиральности, она поглощает половину интенсивности. Если перевернуть такой поляризатор, он будет пропускать свет с правой спиральностью и поглощать свет с леной спиральностью.

Па когда свет с правой спиральностью падает со стороны пластинки <7<)», то на выходной поверхности полароида возникает линейно.поляризованный свет. Таким образом, такая система не является «проекционным аператорою для поляризации. Возникает проблема: как создать «поляризационные операторы» круговой поляризации, один для света с правой, с другой для света с левой спиральностыо. «Правый проекционный оператор» должен пропустить к своему выходу без потерь свет с правой спнральностью (пренебрегаем потерями на отражение) и поглотить свет с левой спиральностью. В о п р о с. Будет ла такой оператор обратимым, т.

Характеристики

Список файлов книги