- •Министерство образования рф
- •Кафедра теоретической и экспериментальной физики
- •Законы геометрической оптики как следствия теории Максвелла. Интерференция волн и света. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников
- •Основы геометрической оптики
- •Законы геометрической оптики
- •Предварительные сведения
- •II пара или
- •Световая волна. Основные характеристики световой волны
- •Давление света
- •Энергия электромагнитных волн
- •Отражение и преломление плоской волны на границе двух диэлектриков
- •Интерференция света
- •Интерференция от двух волн
- •Пространственная и временная когерентность световых волн
- •Пространственная когерентность
- •Способы наблюдения интерференции. Интерференция в тонких пленках
- •Интерферометры
- •Кольца Ньютона
- •Дифракция волн и света
- •Зоны Френеля
- •Дифракция от круглого отверстия
- •Дифракция от круглого диска
- •Дифракция Фраунгофера
- •Дифракционная решетка
- •Характеристики дифракционной решетки
- •Дифракция рентгеновских лучей
- •Понятие о голографии
- •Дисперсия света
- •Элементы Фурье-оптики. Групповая скорость
- •Элементарная теория дисперсии
- •Поглощение света
- •Рассеяние света
- •Эффект Вавилова-Черенкова
- •Поляризация света. Естественный и поляризованный свет
- •Поляризация при отражении и преломлении
- •Интерференция поляризованных лучей
- •Искусственное двойное лучепреломление
- •Вращение плоскости поляризации
- •Магнитное вращение плоскости поляризации
- •Квантовая природа излучения
- •Элементы квантовой механики
- •Соотношение неопределенностей
- •Т ак как очень мало (1,05 10-34 Дж с), то соотношение неопределенностей проявляет себя ярко в микромире.
- •Волновая функция
- •Временное и стационарное уравнение Шрёдингера
- •Частица в одномерной яме с абсолютно непроницаемыми стенками
- •Элементы атомной физики
- •Модель атома водорода Бора
- •Квантовомеханическая модель атома водорода
- •Векторная модель атомов
- •Превращение атомных ядер Законы радиоактивного распада
- •Активность радиоактивного вещества
- •- Распад
- •- Распад
- •Искусственная радиоактивность, ядерные реакции
- •Законы сохранения ядерных реакций
- •Основные характеристики элементарных частиц
- •3. Изотопический спин
- •Библиографический список
Поляризация при отражении и преломлении
П
ри
падении света на границу раздела двух
диэлектриков под углом падения, отличным
от нуля, и отраженный луч, и преломленный
оказываются частично поляризованными.
В отраженном луче преобладают колебания,
перпендикулярные плоскости падения, в
преломленном преобладают колебания,
параллельные плоскости падения.
При угле падения
(угол Брюстера), определяемого условием
,
отраженный луч оказывается полностью
поляризованным. Степень поляризации и
преломления луча максимальная, но
.
При
отраженный и преломленный лучи
перпендикулярны.
Степень поляризации можно получить из формулы Френеля, которая вытекает из условий, налагаемых на электромагнитное поле на границе диэлектриков, и выражают соотношения между амплитудами отраженных, преломленных и падающих световых волн:
При возведении в квадрат и умножении на показатель преломления, получим интенсивности отраженных и преломленных волн:
При отражении естественного света от поверхности диэлектрического света от поверхности диэлектрического зеркала имеют место
;
.
i – угол падения;
r – угол преломления;
Io – интенсивность естественного света.
Прохождение поляризованного света через анизотропные среды
При падении света на прозрачный кристалл (кроме кубических систем) происходит разделение луча на два луча, которые распространяются в кристалле по разным направлениям и с разными скоростями. Это явление называют двойным преломлением.
О
дин
из лучей называется обыкновенным, он
подчиняется обычному закону преломления,
другой – необыкновенный, так
как отношение синусов падения и
преломления углов зависит от угла
падения и преломленный луч, как правило,
не лежит в одной плоскости с падающим
лучом и перпендикуляром.
Такое поведение света объясняется анизотропией кристаллов (т.е. зависит их свойств от направления).
Кристаллы, разделяющие луч на о и е, называются одноосными (исландский шпат, кварцевый турмалин).
У этих кристаллов есть направление, называемое осью кристалла, распространяясь вдоль которого о и е, лучи не разделяются и движутся с одинаковой скоростью (Ось кристалла не прямая, а направление кристалла).
У двухосных кристаллов оба луча необыкновенные (слюда, гипс).
Любая плоскость, проходящая через ось кристалла, называется главным сечением кристалла. Для удобства её проводят через световой луч.
При выходе из кристалла о и е лучи оказываются поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях. В о-луче колебания перпендикулярны главному сечению, а плоскость колебаний в е-луче совпадает с главным сечением.
Явление большего поглощения одного из лучей (о или е) называется дихроизмом, а вещество, обладающее таким свойством, - поляроидом. (турмалин, одинаково направленные кристаллы сульфата йодистого)
Двойное
лучепреломление объясняется анизотропией
кристаллов, диэлектрической проницаемостью
в направлении главной оптической оси
и в направлениях перпендикулярных ей
различные.
Следовательно, так как
,
то электромагнитным волнам с различными
направлениями вектора
соответствуют
разные показатели преломления и скорости
распространения.
Рассмотрим главное сечение. Колебания в о-луче перпендикулярны оптической оси при любом направлении, откуда следует, что скорость его будет одна и та же. Колебания в е-луче совершаются в главном сечении и направление колебаний составляет различные углы с оптической осью и, следовательно, имеет различные скорости.
В направлении главной оптической оси кристалла скорости е и о одинаковы. Для одноосного кристалла вводят показатель преломления об. луча.
;
и показатель преломления необ. луча, перпендикулярного к оптической оси.
;
=
0 направление колебаний совпадает с
направлением главной оптической оси.
В зависимости от того, какая из скоростей
и
больше различают положительные кристаллы
<
(
).
Отрицательные
кристаллы
>
(
).
