Лекция Тема: ПОЛЯРИЗАЦИЯ света (продолжение) Сегодня: пятница, 6 декабря 2013 г. - презентация

1 Лекция Тема: ПОЛЯРИЗАЦИЯ света (продолжение) Сегодня: пятница, 6 декабря 2013 г.

2 2. Поляризация при двойном лучепреломлении света В 1669 г. датский ученый Эразм Бартолин В кристалле исландского шпата обнаружил, что луч внутри кристалла расщепляется на два луча Рис.

3 Преломленный пучок разделяется на два, причем один из них является продолжением первичного, а второй отклоняется (рис.). Второй из этих лучей получил название необыкновенного (е), а первый – обыкновенного (о). Это следствие анизотропии кристалла. Геометрическая ось одна, оптических осей - много Рис. Один луч

4 Подчиняется - луч обыкновенный о Не подчиняется – необыкновенный луч е. Это явление используется для получения поляризованного света.

5 Призма Николя (николь) Это призма из исландского шпата, разрезанная по диагонали и склеенная канадским бальзамом. Цель разделить два луча. Показатель преломления канадского бальзама Луч испытывает полное внутреннее отражение

6

7 Двойное лучепреломление объясняется анизотропией кристалла. Диэлектрическая проницаемость ε – зависит от направления. Например, в одноосных кристаллах диэлектрическая проницаемость в направлении оптической оси и в направлениях перпендикулярных к ней имеет разные значения.

8 Скорость распространения обыкновенного луча, а необыкновенного Показатель преломления обыкновенного луча Показатель преломления необыкновенного луча Закон Малюса

9 Для анализа используют анализатор. Угол φ – угол между плоскостью поляризатора P и анализатора A. Плоскость Р и А образована оптической осью и падающим лучом

10 Интерференция поляризованного света Схема получения интерференции поляризованных лучей Основная проблема свести лучи «о» и «е» в одну плоскость и сделать их когерентными

11 Лучи о и е не являются когерентными. Поэтому в схеме применяют кристаллическую пластинку. На нее направляют необыкновенный луч. В результате в кристаллической пластинке распространяются два когерентных луча («о» и «е»). Чтобы их свести в одну плоскость, ставят анализатор. Разность хода между двумя компонентами поляризованных лучей зависит от толщины пластинки и разности показателей n o и n e.

12 Искусственная анизотропия Двойное лучепреломление можно наблюдать в изотропных средах (аморфных телах), если подвергнуть их механическим нагрузкам или внести в электрическое или магнитное поле. Механическое напряжение От этого напряжения будет зависеть разность показателей преломления:

13 Помещая прозрачные фотоупругие модели между поляризатором и анализатором и подвергая их различным нагрузкам, можно изучать распределения возникающих внутренних напряжений.

14 Ячейка Керра. Свет, прошедший через кювету, поворачивает плоскость поляризации, и система становится прозрачной. Рис.

15 Величина двойного лучепреломления прямо пропорциональна квадрату напряжённости электрического поля: Здесь n показатель преломления вещества в отсутствии поля, (закон Керра). n o показатели преломления для необыкновенной и обыкновенной волн, k постоянная Керра., где n e и

16 Вращение плоскости поляризации Некоторые вещества (например, из твердых тел кварц, сахар, киноварь, из жидкостей водный раствор сахара, винная кислота, скипидар), называемые оптически активными, обладают способностью вращать плоскость поляризации.

17 Тема: Тема: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТА С ВЕЩЕСТВОМ Дисперсия света. Поглощение света. Излучение Вавилова-Черенкова Сегодня: пятница, 6 декабря 2013 г.пятница, 6 декабря 2013 г.

18 Дисперсией света называется зависимость показателя преломления n вещества от частоты ν (длины волн λ) света или зависимость фазовой скорости световых волн от их частоты. Дисперсия света или

19 Угол отклонения лучей призмой тем больше, чем больше преломляющий угол призмы Лучи разных длин волн после прохождения призмы отклоняются на разные углы. Пучок белого света который за призмой разлагается в спектр, называется дисперсионным.

20 u – групповаяскорость, υ – фазовая скорость В недиспергирующей среде Зависимости n от ν и λ Рисунок (a) Рисунок (b) Нормальная и аномальная дисперсии

21 Дисперсия света является результатом взаимодействия электромагнитной волны с заряженными частицами, входящими в состав вещества. Из теории Максвелла где ε – диэлектрическая проницаемость среды, функция частоты. Классическая теория дисперсии

22 В процессе вынужденных (под действием падающей световой волны) колебаний валентных электронов с частотой ν (частота вынуждающей силы), периодически изменяются дипольные электрические моменты атомов, частота которых тоже равна ν. Следовательно, вторичные волны, излучаемые большим числом соседних атомов, когерентны как между собой, так и с первичной волной. При сложении этих волн они интерферируют. В результате интерференции получаются все оптические явления, связанные со взаимодействием света с веществом.

23 ε среды равна Вектор поляризации и диэлектрическая восприимчивость среды связаны так Уравнение движения оптического электрона В итоге получаем для показателя преломления

24 Решение уравнения (*) дает формулу для z

25 (**) График функции (**). Аномальная дисперсия Нормальная дисперсия Область сильного поглощения

26 Поглощение (абсорбция света) Поглощением (абсорбцией) света называется явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество.. В соответствии с законом Бугера (П. Бугер (1698 – 1758) – французский ученый) – интенсивность волны на входе в среду, α – коэффициент поглощения

27 На рис. представлена типичная зависимость коэффициента поглощения α от частоты света ν и зависимость показателя преломления n от ν в области полосы поглощения. Из рис. следует, что внутри полосы поглощения наблюдается аномальная дисперсия (n убывает с увеличением ν).

28 Излучение Вавилова-Черенкова В 1934 году П.А.Черенков, и С.Н. Вавилов, обнаружили особый вид свечения жидкости при движении свободных электронов через вещество. Излучение Вавилова-Черенкова это излучение электрически заряженной частицы, движущейся в среде с групповой скоростью u, превышающей фазовую скорость света в этой среде

29 Если частица движется быстрее, чем распространяются волны в среде, то их общая огибающая (волновая поверхность) представляет собой конус с вершиной в точке, совпадающей с мгновенным положением движущейся частицы. Нормали к образующим конуса определяют волновые векторы, т.е. направления распространения света. Угол φ, который составляет волновой вектор с направлением движения частицы, удовлетворяет соотношению:. Особенность ИВЧ состоит в его направленности. Излучение макс. в направлении угла φ, для которо- го разность хода волн, излучаемых из 2-х точек А и Б траектории частицы такова, что имеем максимум интерференции. АБ

30