Дифракционная решетка.

Дифракционная решетка представляет собой систему из большого числа одинаковых по ширине и параллельных дркг другу щелей в экране, разделенных также одинаковыми по ширине непрозрачными промежутками. Сумма ширина одного прозрачного и непрозрачного промежутка называется постоянной или периодом дифракционной решетки.

Дифракция от щели.

Дифракцией света называется совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженной оптической неоднородностью ( вблизи границ непрозрачных тел, в отверстиях экранов). В более узком смысле под дифракцией понимается огибание светом встречных препятствий, сравнимых с длиной волны. Различают два случая дифракции света : дифракцию Френеля(дифракция в сходящихся лучах) и дифракцию Фраунгофера(дифракция в параллельных лучах) - дифракция на щели.

3 Поляризация света Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса.

Свет наз. естественным или неполяризованным, если направление колебания вектора Е не является преимущественным. Свет называется частично поляризованным, если в нем имеется преимущественные направление колебания вектора Е. Частично поляриз. свет можно рассматривать как совокупность одновременно распространяющихся в одном и том же направлении естественного и линейно поляризованного света. Поляризацией света назыв. выл=деление линейно поляризованного света из естественного или частично поляризованного. Для этой цели используют поляризаторы. Их действие основывается на поляризации света при его отражении и преломлении на границе раздела двух сред, а также на явлениях линейного лучепреломления и дихроизма. То же устройство можно использовать в качестве анализаторов, т.е. для определения характера и степени поляризации света. Закон Малюса : Ia = Ip*cos²(a), где Ia и Ip интенсивности линейно поляризованного света, пропущенного анализатором и падающего на него. Угол а - между главной плоскостью поляризатора и плоскостью в к-рой изменяется Е.

4 Оптическая анизотропия кристаллов Эффект Керра. Оптически активные среды.

Оптически изотропное прозрачное тело становится анизотропным( т.е. показатель преломления зависит от направления волны), если его подвергуть механической деформации. Эффектом Керра называется возникновение оптической анизотропии у прозрачного изотропного твердого, жидкого или газообразного диэлектрика при помещении его во внешнее электрич. поле. Под действием однородного эл. поля диэлектрик поляризуется и приобретает отические св-ва одноосного кристалла, оптическая ось к-рого совпадает по направлению с вектором Е напряженности поля.

5 10. Искусственная оптическая анизотропия. Вращение плоскости поляризации.

Двойное преломление обнаруживается в кристаллах всех систем за исключением кубической. Однако и тела с обычным преломлением при определенных условиях могут давать двойное лучепреломление. Оно возникает при наличии местных внутр. напряжений. Возникновение двойного преломления в этом случае объясняется появлением искусственной анизотропии при деформациях. Пример искусств. анизотропии: явление двойного лучепреломления в эл. поле – эффект Керра. Наблюдается в прозрачных твердых телах, жидкостях и газах. В эл. поле в-ва ведет себя подобно одноосному кристаллу, причем роль оптической оси играет направление напряженности эл. поля. Это явление объясняется тем, что каждая отдельная мол-ла в-ва обладает оптической анизотропией, но при отсутствии эл. поля молекулы ориентированы беспорядочно, и в-во в целом ведет себя как изотропная среда. Наложение эл. поля вызывает ориентацию дипольных моментов мол-л по направлению поля. Это приводит к возникновению оптической анизотропии в-ва в целом. Важная особенность эффекта: безынерционность: возникновение или исчезновение двойного преломления сопровождает даже очень быстрые изменения эл. поля. При выключении эл. поля оптическая анизотропия исчезает. На этом принципе можно создать оптический затвор, прерывающий доступ свету много раз в сек. Основной частью этого прибора является ячейка Керра – кювета К, наполненная жидкостью. Внутри кюветы расположены 2 парал. пластины С и В конденсатора, присоединенные к источ. эл. напряжения (рис.1). Кювета помещается между поляризатором П и анализатором А, ориентированными так, что их оптические оси взаимно перпендикулярны, и при отсутствии эл. поля анализатор не пропускает свет. При наличии эл. поля из ячейки Керра выходит эллиптически поляризованный свет, и часть его пропускается анализатором. Но потери света велики. Двойное преломление наблюдается также в парамагнитных и особенно ферромагнитных в-вах, помещенных в маг. поле, при распространении света в направлении, перпендикулярном линиям поля. Некотор. в-ва обладают способностью вызывать поворот плоскости поляризации проходящего через них света., кот. называется оптической активностью. Угол поворота, кот. составляет новое положение плоскости поляризации с пл. поляризации падающего светового пучка, прямо пропорционален пути света в в-ве и зависит от длины волны. Некотор. оптич. активные в-ва обнаруживают способность поворачивать пл. поляриз. только в кристаллич. сост., некотор. – в любом агрегатном сост. В кристаллах угол поворота пл. поляриз. прямо пропорционален толщине кристаллич. пластики l: a=a₀l (*). В р-ре или газе угол a прямо пропорционален толщине слоя l р-ра (газа) и концентрации с активного в-ва: a= a₀l c(**). Коэффициент пропорциональности a₀ в (*) и (**) назыв. удельным вращением и зависит от длины волн света, температуры и св-в в-ва. Способность оптич. активных в-в поворач. пл. поляриз. связана с тем, что в этих в-вах скорость распространения световой волны, поляризованной по кругу, зависит от хар-ра круговой поляризации. Эл. вектор поляризованной по кругу волны поворачивается со временем в плоскости, перпендикулярной направлению луча. Если этот поворот происходит для наблюдателя, стоящего навстречу световому пучку, по часовой стрелке, то круговая поляризация назыв. правой, если поворот происходит против часовой стрелки, круговая поляриз. назыв. левой. В оптич. активном в-ве скорости распространения света с правой и левой круговыми поляризациями различны. Линейно поляризованный свет можно представить в виде наложения волн с правой и левой круговыми поляризациями, т.к. 2 равных между собой вектора, вращающиеся в противоположные стороны с одинаковой скоростью, при сложении дают вектор, направление кот. не изменяется. Однако внутри оптич. актив. в-ва различие в скоростях волн с правой и левой поляризациями приводит к различию в фазах колебаний и к асимметрии эл. векторов по отношению к первоначальному направлению колебаний. Это приводит к повороту направления колебаний относительно первоначального на угол a. С большей скоростью может распространяться либо право-, либо левополяризованный свет => оприч. актив. в-ва сущ. в 2х модификациях – правовращающей и левовращающей. Способность поворачивать пл. поляриз. возникает в в-вах, даже не обладающих естеств. оптич. активностью, если их поместить в маг. поле, направление кот. совпадает с направлением распространения света. Эффект вращ. пл. поляриз. света использ. в методе определения концентрации р-ров оптич. вктив. в-в. Схема поляриметра (рис.2): естественный свет поляризуется в поляризаторе П и направляется к кювету с исследуемым р-ром К. При прохождении через р-р происходит поворот пл. поляриз. на угол a, величина кот. определяется с помощью анализатора А. По измеренному a значению и известным величинам удельного вращения a₀ и длины кюветы l с р-ром из ф-лы (**) находят концентрацию с р-ренного в-ва.