Разрешающая способность дифракционной решетки.

Пусть максимум m -го порядка для длины волны λ2 наблюдается под

углом ϕmax (d sinϕmax = m λ2). В том же порядке ближайший дифракционный

минимум для волны λ1 находится под углом ϕmin (d sinϕmin = m λ1 + λ1\ N). По

критерию Рэлея ϕmax = ϕmin, откуда m λ2= m λ1+λ1\N или δλ ≡ λ2 – λ1 = λ1\Nm

Rдифр. реш. = λ\δλ= mN

Таким образом, разрешающая способность дифракционной решетки

пропорциональна порядку спектра m и числу N щелей.

Вопрос 56. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации. Графический способ представления поляризации.

Явление поляризации служит док-вом того, что световая волна – электромагнитная волна: естественный луч света можно преобразовать в плоскополяризованный (линейно поляризованный).

Свет, в котором направления колебаний упорядочены каким-либо образом, наз-ся поляризованным.

Естественный (неполяризованный) - свет, для которого ориентация векторов и в результирующей волне хаотически изменяется во времени(S – луч света).

Поляризатор – оптическое ус-во, преобразующее естественный свет в линейно поляризованный.

Виды поляризации. Если колебания происходят синхронно, то вектор электрического поля «вычерчивает» отрезок и такая поляризация называется линейной. Если колебание по одной из этих осей опережает другое ровно на четверть периода, то вектор электрического поля «вычерчивает» правильную окружность и такая поляризация называется круговой. А в общем случае получается нечто среднее — эллиптическая поляризация.

линейная круговая эллиптическая

 

 

Графическое представление. Естественный свет можно представить в виде суперпозиции двух некогерентных взаимно перпендикулярно поляризованных волн. Естественный свет () падает на поляризатор. Поляризатор пропускает только одну из составляющих => на выходе получается линейно-поляризованный свет.

 

Вопрос 57. Частично поляризованный свет. Степень поляризации.

Явление поляризации служит док-вом того, что световая волна – электромагнитная волна: естественный луч света можно преобразовать в плоскополяризованный (линейно поляризованный).

Свет, в котором направления колебаний упорядочены каким-либо образом, наз-ся поляризованным.

Поляризатор – оптическое ус-во, преобразующее естественный свет в линейно поляризованный. Поляризаторы бесприпятственно пропускают колебания, параллельные пл-ти поляризатора, и полностью или частично задерживают колебания, перпендикулярные к его пл-ти.

Идеальный поляризатор полностю задерживает колебания, перпендикулярные к его пл-ти, и не ослабляет колебания параллельные к плоскости.

Несовершенный поляризатор – поляризатор, задерживающий перпендикулярные к его пл-ти колебания частично. На выходе из несовершенного поляризатора получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений, называемый частично поляризованным.

Частично поляризованный свет можно представить в виде наложения двух некогерентных плоскополяризованных волн с взаимно перпендикулярными пл-тями колебаний с разными интенсивностями распостранения света.

Интенсивность электромагнитной волны квадрату амплитуды => для частично поляризованного света .

Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении прибора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах , причём переход от одного из этих значений к другому будет совершаться на угол, равный . Степень поляризации:

Для плоскополяризованного света: => P = 1

Для естественного света: => P = 0

 

Вопрос 58. Поляризаторы и анализаторы. З-н Малюса.

Поляризатор (Р)– оптическое ус-во, преобразующее естественный свет в линейно поляризованный. Поляризаторы бесприпятственно пропускают колебания, параллельные пл-ти поляризатора, и полностью или частично задерживают колебания, перпендикулярные к его пл-ти.

Анализатор (А)– поляризатор, используемый для исследования поляризованного света.

З-н Малюса. Пусть на поляризатор падает естественный свет амплитуды и интенсивности . Сквозь прибор пройдёт составляющая колебния с амплитудой , где φ – угол между пл-тью колебаний падающего света и пл-тью поляризатора.

Зная, что I ~ , интенсивность света I, прошедшего через поляризатор: .

Вопрос 59. Поляризация света при отражении и преломлении. З-н Брюстера.

Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков (например, на пов-ть стеклянной пластинки) отличен от нуля, отражённый и преломлённый лучи оказываются частично поляризованными. В отражённом луче преобладают колебания, перпендикулярные пл-ти падения (обозначены точками), в преломлённом луче – колебания, параллельные пл-ти падения (изображены двусторонними стрелками).

З-н Брюстера. Примем за θ угол, удовлетворяющий условию:

где θ – угол Брюстера, граница раздела двух сред – стеклянная пластина. При угле падения, равном θ, отражённый луч полностью поляризован (содержит только колебания, перпендикулярные к пл-ти падения [обозначены точками]). Степень поляризации преломлённого луча при таком угле падения достигает наибольшего значения (но остаётся поляризованным частично), а отражённый и преломлённый лучи взаимно перпендикулярны.

Вывод: =>

 

 

Вопрос 60. Поляризация при двойном лучепреломлении. Обыкновенный и необыкновенный лучи. Распостранение света в одноосных кристаллах. Поляризационная призма и поляроид. Призма Николя.

При прохождении света через все прозрачные кристаллы наблюдается явление двойного лучепреломления: упавший на кристалл луч разделяется внутри кристалла на два луча, которые дальше будут распостраняться с разными скоростями и в различных направлениях.

Кристаллы, обладающие таким эффектом, подразделяются на одноосные (кварц, турмалин) и двуосные.

- У одноосных кристаллов один из преломлённых лучей подчиняется з-ну преломления света. Этот луч, лежащий в одной пл-ти с падающим лучом и нормалью к преломляющей пов-ти, наз-ют обыкновенным и обозначают буквой о. Для необыкновенных (е) отношение синусов угла падения и угла преломления не остаётся постоянным.

Оптическая ось – направление у одноосных кристаллов, вдоль которого обыкновенный и необыкновенный лучи распостраняются с одинаковой скоростью.

Главное сечение – любая пл-ть, проходящая через оптическую ось.

Одноосные кристаллы характеризуются:

1) показатель преломления обыкновенного луча: , где - скорость световой волны обыкновенного луча.

2) показатель преломления необыкновенного луча:

- У двуосных кристаллов оба луча необыкновенные – показатели преломления для них зависят от направления в кристалле.

Обыкновенный и необыкновенный лучи полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях. Пл-ти колебаний о перпендикулярна к главному сечению кристалла. В необыкновенном луче колебания светового вектора совершаются в пл-ти, совпадающей с главным сечением. По выходе из кристалла оба луча отличаются друг от друга только направлением поляризации => названия обыкновенный и необыкновенный имеют смысл только внутри кристалла.

Поляризационная призма и поляроид явл. приспособлениями, преобразующими естественный свет в линейно поляризованный:

А) Преломляясь в кристалле, обладающем св-вом двойного лучепреломления, световой луч разделяется на два луча с взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний. Отклоняя один из лучей в сторону, можно получить линейно поляризованный свет. Так устроены поляризационные призмы.

Б) У некоторых двоякопреломляющихся кристаллов коэф-ты поглощения света для двух взаимно перпендикулярно поляризованных лучей отличаются настолько сильно, что уже при небольшой толщине кристалла один из лучей поглощается почти полностью, и из кристалла выходит линейно поляризованный пучок света. Это явление наз-ся оптическим дихроизмом. Поляризаторы (приспособления, преобразующие естественный свет в линейно-поляризованный), изготовленные из дихроичных пластинок, наз-ся поляроидами. Поляроид не идеальный поляризатор (естественный свет после прохождения через поляризатор оказывается поляризованным частично).

Призма Николя — поляризационное устройство, в основе принципа действия которого лежат эффекты двойного лучепреломления и полного внутреннего отражения.

Принцип действия:Свет с произвольной поляризацией, проходя через торец призмы испытывает двойное лучепреломление, расщепляясь на два луча — обыкновенный, имеющий горизонтальную плоскость поляризации (AO) и необыкновенный, с вертикальной плоскостью поляризации (АE). После чего обыкновенный луч испытывает полное внутреннее отражение о плоскость склеивания и выходит через боковую поверхность. Необыкновенный беспрепятственно выходит через противоположный торец призмы.

Использование: До появления дешёвых поляроидных плёнок призма Николя использовалась для просмотра стереофотографий, проецируемых на экран.

Вопрос 61. Тепловое излучение и его свойство. Основные характеристики теплового излучения. Понятие: абсолютно чёрное тело (АЧТ), серое тело.