27.Дисперсия света. Аномальная и нормальная дисперсия. Фазовая и групповая скорости.
Дисперсия света — зависимость фазовой скорости v света в среде от его частоты. Следствием дисперсии является разложение в спектр пучка белого света при прохождении его через призму. Величина называемая дисперсией вещества, показывает, как быстро изменяется показатель преломления с длиной волны, если показатель преломления для прозрачных веществ с уменьшением длины волны увеличивается, то такая дисперсия называется нормальной. Если n убывает с уменьшением длины волны, то такой ход зависимости называется аномальной дисперсией. Фазовая скорость - скорость, с которой распространяется поверхность одинаковых фаз. В отсутствие дисперсии фазовая скорость волн не зависит от частоты. Для волн, которые имеют дисперсию, кроме фазовой, необходимо ввести понятие групповой скорости. Групповая скорость характеризует распространение волн сложного несинусоидального характера в среде, где фазовая скорость волн зависит от их частоты. Групповая скорость волн — это скорость движения группы волн, которые образуют в каждый данный момент времени локализованный в пространстве волновой пакет.
28. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации.
Поляризацией называется выделение линейно поляризованного света из естественного или частично
поляризованного
света. Поляризованный свет – свет, в
котором направления колебаний светового
вектора каким-то образом упорядочены.
Световой вектор – вектор напряженности
электрического поля
(т.к.при
действии света на вещество основное
значение имеет электрическая составляющая
поля волны, действующая на электроны в
атомах вещества). Естественный свет -
свет со всевозможными равновероятными
ориентациями вектора
(и,
следовательно,
).
Частично поляризованный свет – свет,
в котором в результате каких-либо внешних
воздействий появляется преимущественное
(но не исключительное) направление
колебаний вектора
.
Плоскополяризованный (линейно
поляризованный) свет – свет, в котором
вектор
колеблется только в одном направлении,
перпендикулярном лучу. Плоскость
поляризации – плоскость, проходящая
через направление колебаний светового
вектора плоскополяризованной волны и
направление распространения этой волны.
Плоскополяризованный свет – предельный
случай эллиптически поляризованного
света – для которого вектор
изменяется со временем так, что его
конец описывает эллипс, лежащий в
плоскости, перпендикулярной лучу.
Циркулярно поляризованный (поляризованный
по кругу) свет – если эллипс поляризации
вырождается в окружность (при
и равенстве амплитуд складываемых
волн). Степень поляризации:
, где Imax
и Imin
– соответсенно max
и min
интенсивности частично поляризованного
света, пропускаемого анализатором. Для
естественного света Imax=Imin
и P=0,
для плоскополяризованного Imin=0
и P=1.
Интенсивность света, прошедшего через
2 поляризатора, определяется по закону
Малюса:
,
где I
и Io
– соответственно интенсивности света,
падающего на второй кристалл и вышедшего
из него. При изучении закономерностей
поляризации естественного света при
отражении и преломлении от поверхности
раздела двух сред этот свет удобно
рассматривать как совокупность
двух линейно поляризованных волн – s-
и р-типа.
В волне р-типа вектор Ер лежит в плоскости падения, а в волне s-типа вектор Еs лежит перпендикулярно плоскости падения.
Коэффициент отражения волн s-типа всегда больше коэффициента отражения волн р-типа, а потому отраженный и преломленный лучи частично поляризованы – в отраженном луче преобладают волна s-типа, а в преломленном луче - р-типа.
Отраженный свет полностью линейно поляризован при угле падения iБр (угол Брюстера), удовлетворяющем условию
tg iБр = n12 (закон Брюстера)
где n12 – относительный показатель преломления среды, отражающей свет.
Если i = iБр, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны и коэффициент отражения волны р-типа равен нулю, а отражается только волна s-типа. Однако, коэффициент отражения волны s-типа много меньше 1 (~ 0,15), а потому проходящий свет поляризован лишь частично.
Степень поляризации проходящего луча можно увеличить, пропуская луч через стопку параллельных прозрачных пластин, установленных под углом Брюстера к падающему лучу. Если в стопке пластин поглощения не происходит, то интенсивности лучей отраженного Is и проходящего Ip линейно поляризованного света равны половине интенсивности падающего естественного света
