Дифракция волн Естественный и поляризованный свет Строение атомного ядра Закон радиоактивного распада Дифракционная решетка Электромагнитная природа света

Физика Курс лекций и примеры решения задач

Естественный и поляризованный свет.

Поляризованным светом наз-ся свет, в котором направление колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом (световой вектор - Е = Acos((Ot - кг + а) , где к -волновое число, г - расстояние, отсчитываемое вдоль направления распространения световой волны. Для плоской волны, распространяющейся в непоглощающей среде А = cost, для сферической волны А убывает как 1/г). В естественном свете колебания различных направлений быстро и беспорядочно меняют друг друга. Так, если в р-тате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное (но не исключительное!) направление колебаний вектора Е , то имеем дело с частично поляризованным светом. Свет, в котором Е (и, следовательно, Н) колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу, наз-ся плоскополяризованным. Пл-ть, проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направление распространения этой волны, наз-ся пл-тью поляризации.

условие максимумов. При двух щелях между двумя главными максимумами располагается один дополнительный минимум, а между каждыми главными максимумами при трех щелях располагается два дополнительных минимума, при четырех - три. Если диф. реш. состоит из N щелей, то условием главных минимумов является условие asmcp = ±mX (m=l,2,3,...), а усл. главных максимумов - dsincp = ±mX (m=0,l,2.) а условием дополнительных минимумов

d sintp = +m XIN , где m может принимать все целочисленные значения, кроме О, N, 2N,..., т.е.

тех, при которых d sin(p = +m XIN переходит в dsm<p = ±mX.

Следовательно, в случае N щелей между двумя главными максимумами располагается N-1дополнительных минимумов, разделенных вторичными максимумами. Чем больше щелей N, тем большее количество световой энергии пройдет через решетку, тем больше минимумов образуется между соседними главными максимумами, тем, след, более интенсивными и более острыми будут максимумы. На след рисунке представлена картина от восьми щелей. Так как  sin q> | не может быть больше 1, то

m < d IX , т.е. число главных максимумов определяется отношением периода решетки к длине волны.

максимума к соседнему минимуму, разность хода меняется на XIN , где N - число щелей решетки. Следовательно минимум Ху , наблюдаемый под углом (ртуп , удовлетворяет условию dsmq>mm = тХу + Ху IN . По критерию Релея

(Изображения двух близлежащих одинаковых точечных источников или двух близлежащих спектральных линий с равными интенсивностями и одинаковыми симметричными контурами разрешимы (разделены для восприятия), если центральный максимум дифракционной картины от одного источника (линии) совпадает с первым минимумом дифр. картины от другого), ср = <ртуп,т.е.,тХ2 = тХу + Ху IN или

Х2 1(Х2 - Ху) = mN . Т.к. Ху и Xj близки между собой, т.е. Xj — Ху = SX , то согласно R = X/(SX) : Кдиф реш = mN . Таким образом

разр. способность дифр решетки пропорциональна порядку m спектров и числу >)щелей, т.е. при заданном N увеличивается при переходе к спектрам высших порядков. Современные решетки обладают разр способностью до 2*105.


25. Степень поляризации. Это величина Р:

р = _jnax jnm_ ^ где /тах и /mm __

■'max + ■'min максимальная и минимальная интенсивности света, соответствующие двум взаимно перпендикулярным компонентам вектора Е. Для естественного света /тах = /т;п и Р=0, для

плоскополяризованного света /mjn =0 и Р=1.

Естественный свет можно преобразовать в плоскополяризованный, используя так называемые поляризаторы, пропускающие колебания только определенного направления (например, пропускающие колебания, параллельные пл-ти поляризатора, и полностью задерживающие колебания, перпендикулярные этой пл-ти). В качестве поляризаторов могут быть использованы среды, анизотропные (анизотропность - зависимость физ. св-в от направления) в отношении колебаний в-ра Е, например, кристаллы.

26. Поляризация при отражении и
преломлении. Закон Брюстера. Если угол
падения на границу раздела двух диэлектриков
(например, на пов-ть стеклянной пластинки)
отличен от нуля, отраженный и преломленные
лучи оказываются частично поляризованными
(при отражении от проводящей пов-ти (например,

27. Закон Малюса. Пусть на поляризатор падает плоскополяризованный свет амплитуды А0 и интенсивности 10. Сквозь прибор пройдет составляющая колебаний с амплитудой А = Aq cos q>, где q> — угол между пл-тью

колебаний падающего света и пл-тью поляризатора.

Следовательно, интенсивность прошедшего света I определяется

выражением I = I 0 cos 2 (р, где COS2 (р - доля

интенсивности, которую несет с собой колебание,

параллельное пл-ти поляризатора

29. Двойное лучепреломление. Все

кристаллы (кроме кристаллов кубической системы, которые оптически изотропны), обладают способностью двойного лучепреломления, т.е. раздваивания каждого падающего на них светового пучка.

Если на тольстый кристалл исландского шпата направить узкий пучок света, то из кристалла выйдут да пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу. Даже в том случае, когда первичный пучок падает на кристалл нормально, преломленный

32. Волновые и полуволновые пластинки.

Рассмотрим крист пластинку, вырезанную параллельно оптической оси. При падении на такую пластинку плоскополяризованного света, обыкновенный и необыкновенный лучи оказы

ваются некогерентными (т.к. колебания каждого цуга разделяются между обыкновенным и необыкновенным лучами в одинаковой пропорции (зависящей от ориентации оптической оси пластинки относительно пл-ти колебаний в падающем луче)). На входе в пласт-ку. разность фаз 8 этих лучей равна 0, на выходе из нее

(п0 -пе)

8 = 2ж

2ж, где п0,пе~

показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей (n=c/V). Вырезанная для параллельной оси пластинка, для которой (и0 -ne)d = тЛо + Aq/4 , (где m = 0,1,2,...),

называется пластинкой в четверть волны. При прохождении через такую пластинку обыкновенный и необыкновенный лучи приобретают разность фаз, равную Ж /2 (разность фаз определяется с точностью до 2 Ж т). Пластинка, для которой

(и0 - ne)d = mAi) + Aq /2 , называется пластинкой в полволны.

Электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними:

.

Здесь ε0 – электрическая постоянная, ε – диэлектрическая проницаемость среды.

При параллельном соединении конденсаторов их электроемкости складываются:

.

При последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей:

.

Энергия заряженного конденсатора определяется выражением:

.


Дифракция ренгеновских лучей на пространственной решетке