7.4.18. Поляроиды

На основе кристаллов с двойным лучепреломлением изготавливают поляроиды (поляризационные светофильтры), предназначенные для выделения поляризованного луча и работающие по принципу призмы Николя. Поляроид изготовлен из тонких целлулоидных плёнок, на которые нанесён слой кристалла, обладающего двойным лучепреломлением, и может служить и как поляризатор, и как анализатор.

Из опытов известно, что некоторые растворы и кристаллы поворачивают плоскость поляризации световой волны, причём угол поворота вектора пропорционален длине пути, пройденного волной в веществе. Это определило назначение поляроидов в науке и технике: измерение концентрации растворов оптически активных веществ, мест упругих напряжений, анализ быстротекущих процессов и др.

7.5. Излучение и спектры

7.5.1. Источники света

Источник света – тело (вещество), испускающее ЭМВ в оптическом диапазоне ( = 7,610^–7 ... 4 10^–7 м) за счёт преобразования различных видов энергии в энергию светового излучения.

По происхождению можно выделить световые излучения:

1) тепловое – излучение, испускаемое вследствие теплового движения частиц вещества (Солнце, звёзды, лампа накаливания и др.);

2) электролюминесценция – излучение, испускаемое газами под действием потоков заряженных частиц (северное сияние, неоновые лампы и др.);

3) катодолюминесценция – излучение, испускаемое твёрдыми веществами под действием высокоскоростных потоков электронов (экраны электронно-лучевых трубок и др.);

4) хемилюминесценция – излучение, возникающее при некоторых химических процессах (свет гниющего дерева, светлячков, некоторых видов рыб и др.);

5) фотолюминесценция – излучение, возникающее при освещении вещества светом.

Длина волны падающего на вещество (возбуждающего) света, как правило, меньше длины волны излучаемого (светящиеся краски, люминесцентные лампы и др.).

• Самый мощный источник световой энергии – ядерные реакции, поэтому звёзды – основной источник света во Вселенной.

7.5.2. Спектроскоп

Спектроскоп – прибор для изучения спектров.

Он состоит из коллиматора 1, призмы 2 и зрительной трубы 3. Щель 4 коллиматора расположена в фокальной плоскости собирательной линзы 5, которая преобразует расходящиеся лучи света в параллельные.

В призме все лучи разделяются на составляющие, причём все составляющие одного цвета отклоняются призмой на один и тот же угол, сохраняя параллельность на выходе из призмы. Параллельные лучи каждого цвета собираются в фокальной плоскости линзы 6 зрительной трубы, образуя спектр АВ.

• Вместо визуального наблюдения можно поместить в фокальной плоскости линзы 6 фотопластинку, получить фотоснимок спектра и изучать его с помощью увеличительных приборов (лупы, микроскопа).

Спектрограф – спектроскоп с фотопластинкой в качестве индикатора.

7.5.3. Спектры испускания

Спектр испускания – спектр излучения источника света.

Спектры испускания, как правило, делят на три группы:

1. Сплошные (непрерывные) – дают излучения твёрдых тел и жидкостей при нагревании и сильно сжатые газы (солнечный свет, свет дугового фонаря и др.); выглядят как светлые полоски плавно переходящих друг в друга цветов от красного до фиолетового.

2. Линейчатые – дают излучения веществ в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии (пары натрия, водорода, гелия и др.); выглядят как яркие узкие полосы определённых цветов на фоне бледного и слабо окрашенного сплошного спектра. Атомарное состояние газа можно получить, например, при его внесении в огонь.

3. Полосатые – дают излучения веществ (как правило газов) в молекулярном состоянии, выглядят как светлые полосы (значительно шире светлых линий линейчатого спектра), разделённые тёмными промежутками.

• Для наблюдения полосатых спектров (как и линейчатых) обычно используют свечение паров в пламени или газовый разряд.

• С помощью спектрографа обнаружено, что каждая полоса состоит из близко расположенных друг к другу линий.