4. Поляризация света.

Поляризация света. – физическая характеристика оптического измерения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, т.е. неэквивалентность различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу.

Свет – суммарное электромагнитное излучение множества атомов, если из множества выбрать одну, то её можно представить в виде двух взаимно перпендикулярных векторов и .

Электромагнитная волна – волна поперечная

Все законы изменения аналогичны законам изменения , поэтому, для простоты рассуждений, будем говорить лишь о .

Т.к. источниками света являются атомы, а их количество в источнике N, то пространственную ориентацию для произвольно выбранного момента расположение векторов источника можно дать в виде

	Все направления равновероятны (ориентации различны) – естественный свет
	Если под действием внешних влияний на свет (или особенностей источника), появляется преимущественное направление колебаний , то свет – частично поляризован.
	Если колебания происходят только в одном определённом направлении – полностью поляризованный свет.

Плоскость колебаний называется плоскостью колебаний.

Плоскость колебаний называется плоскостью поляризации.

Вопросы для самоконтроля:

1) Какое явление называют интерференцией света?

2) Какой свет называют естественным, плоско поляризованным, частично поляризованным? Поляризованным по круги или по эллипсу?

3) Что называется плоскостью колебаний и плоскостью поляризации?

4) Какое явление называют дифракцией света и при каких условиях оно наблюдается?

5) В чем заключается принцип Гюйгенса – Френеля?

Список литературы

Основная

1.Рогачев, Н.М. Курс физики. Учебное пособие/ Н.М. Рогачев. – С.-Петербург: Издательство «Лань», 2010 г. - 448 с.

Дополнительная

1. Грабовский, Р.И. Курс физики. 6-е изд. / Р. И. Грабовский. – СПБ. : Издательство «Лань», 2002. – 608 с

Лекция 17 атомная, ядерная, квантовая физика

17.1 Виды оптических излучений. Квантовый характер излучения

Квантовая оптика –раздел оптики, занимающийся изучением явлений, в которых проявляются квантовые свойства света. Колебания электрических зарядов, входящих в состав вещества, обусловливают электромагнитное излучение, которое сопровождается потерей энергии веществом. При рассеянии и отражении света формирование вторичных световых волн и продолжительность излучения веществом происходит за время, сравнимое с периодом световых колебаний. Если излучение продолжается в течение времени, значительно превышающем период световых колебаний, то возможны два типа излучения: тепловое излучение и люминесценция.

Равновесным состоянием системы тело-излучение является состояние, при котором распределение энергии между телом и излучением остается неизменным для каждой длины волны. Единственным видом излучения, которое может находиться в равновесии с излучающим телом, является тепловое излучение – свечение тел, обусловленное нагреванием.

Люминесценцией называется неравновесное излучение, избыточное при данной температуре над тепловым излучением тела и имеющее длительность, большую периода световых колебаний. Тепловое излучение совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества (внутренней энергии) и свойственно всем телам при температурах выше 0K. Тепловое излучение равновесно –тело в единицу времени поглощает столько же энергии, сколько и излучает.

Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плотность энергетической светимости (испускательная способность) тела R_ν,Т- мощность Rизлучения с единицы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины. Х ( –энергия электромагнитного излу­чения, испускаемого за 1с (мощность излучения) с площади 1м² поверхности тела в интервале частот отνдо ν+ dν). Её единица - джоуль на метр в квадрате. Испускательную способность можно представить в виде функции длины волны: т.к.

Интегральная по νэнергетическая светимость: Способность тел поглощать падающее на них излучение характеризуется спектральной поглощательной способностью A_{ν,T -} показывающей, какая доля энергии приносимой за единицу времени на единицу площади тела падающими на нее электромагнитными волнами с частотами от νдо ν + dν, поглощается телом.

Электромагнитная волна несёт с собой энергию, плотность потока которой, даётся вектором Умова-Пойтинга: , где – показывает мгновенную плотность потока энергии.

Исходя из гипотезы о квантах, М.Планк предложил формулу для спектральной излучательной способности абсолютно чёрного тела в виде: ,которая очень хорошо согласуется с опытом.

Австрийский физик Йозеф Стефан, в 1879г., анализируя экспериментальные данные, пришёл к выводу, что энергетическая светимость R_Э абсолютно чёрного тела пропорционально четвёртой степени его температуры.

R_Э ~ Т

Австрийский физик Людвиг Больцман в 1884г., исходя из термодинамических соображений, получил теоретически для R_Э абсолютно чёрного тела значение:

Закон Стефана-Больцмана следует из формулы Планка: , где

σ – постоянная Стефана-Больцмана.

Суммарная энергия излучения по всем длинам волн, испускаемая площадкой S абсолютно чёрного тела за время  равна:

или

Распределение энергии в спектре теплового излучения. Квантовые постулаты Бора

Тепловое излучение тел, находящихся в термодинамическом равновесии, имеет сплошной спектр, т.е. излучаются волны всех длин волн. Представим график излучательной способности.

1) площадь, ограниченная кривой и осью , равна энергии излучения (Еизл); 2) при низких Т излучение преимущественно инфракрасное; 3) спектр излучения сплошной; 4) распределение энергии зависит от  и имеет максимум при m; 5) при повышении Т максимум r,T смещается в коротковолновую часть спектра. Смещение резкое.

Немецкий физик Вильгельм Вин, в 1893г. и 1896г., исследуя распределение энергии в спектре теплового излучения абсолютно чёрного тела, установил законы:

С` = 2,89 10^-3мК; С˝ = 1,3 10^-14 Вт/мК⁵ – постоянные законов Вина.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) гласит: атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия E_n. В стационарных состояниях атом не излучает.

Второй постулат Бора (правило частот) формулируется следующим образом: при переходе атома из одного стационарного состояния с энергией E_n в другое стационарное состояние с энергией E_m излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний: