Поляризация света при двойном лучепреломлении. Призма Николя

Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков (например, воздуха и стекла), то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде. Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор (например, турмалин), убеждаемся в том, что отраженный и преломленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усиливается и ослабевает. Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, в преломленном- колебания, параллельные плоскости падения.

Степень поляризации зависит от угла падения лучей и показателя преломления. Шотландский физик Д. Брюстер установил закон, согласно которому при угле падении (угол Брюстера), определяемого соотношением

( - показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является плоско поляризованным. Преломленный луч при угле падения поляризуется максимально, но не полностью

Свет- это электромагнитные волны. Во всех процессах взаимодействия света с веществом основную роль играет электрический вектор E поэтому его называют световым вектором. Если при распространении электромагнитной волны световой вектор сохраняет свою ориентацию, такую волну называют линейно-поляризованной или плоско-поляризованной (термин поляризация волн был введен Малюсом применительно к поперечным механическим волнам).

м

Свет, испускаемый обычными источниками (например, солнечный свет, излучение ламп накаливания и т. п.), неполяризован. Свет таких источников состоит в каждый момент из вкладов огромного числа независимо излучающих атомов с различной ориентацией светового вектора в излучаемых этими атомами волнах. Поэтому в результирующей волне вектор беспорядочно изменяет свою ориентацию во времени, так что в среднем все направления колебаний оказываются равноправными. Неполяризованный свет называют также естественным светом.

Поляризатор - устройство для получения полностью или частично поляризованного оптического излучения из излучения с произвольными поляризационными характеристиками.

Обыкновенный и необыкновенный лучи имеют в кристалле различные скорости распространения, следовательно, различные показатели преломления n₀ и n_е; этим объясняется двойное лучепреломление в точке падения волны на грань призмы

Это явление наблюдается в оптически анизотропной среде, если ее оптические свойства (скорость распространения света или показатели преломления) различны в различных направлениях.

в кристаллах существует одно или несколько направлений, вдоль которых скорость света не зависит от ориентировки вектора Е. Эти направления называются оптическими осями кристалла.

в кристаллах существует одно или несколько направлений, вдоль которых скорость света не зависит от ориентировки вектора Е. Эти направления называются оптическими осями кристалла.

Часто в качестве поляризатора используется так называемая призма Николя. Это призма из исландского шпата, разрезанная по диагонали и склеенная канадским бальзамом

Показатель преломления канадского бальзама лежит между значениями показателей n₀ и n_e для обыкновенного и необыкновенного лучей в исландском шпате ( n₀>n>n_e ). За счет этого обыкновенный луч претерпевает на прослойке бальзама полное внутреннее отражение и отклоняется в сторону. Необыкновенный луч свободно проходит через эту прослойку и выходит из призмы.

43.Вращение плоскости поляризации света оптически активными веществами.

Некоторые вещества (например, из твердых тел — кварц, сахар, киноварь, из жид­костей — водный раствор сахара, винная кислота, скипидар), называемые оптически активными, обладают способностью вращать плоскость поляризации.

Вращение плоскости поляризации можно наблюдать на следующем опыте. Если между скрещенными поляризатором Р и анализатором А, дающими темное поле зрения, поместить оптически активное вещество (например, кювету с раствором сахара), то поле зрения анализатора просветляется. При повороте анализатора на некоторый угол j можно вновь получить темное поле зрения. Угол j и есть угол, на который оптически активное вещество поворачивает плоскость поляризации света, прошедшего через поляризатор.

Опыт показывает, что угол поворота плоскости поляризации для оптически актив­ных кристаллов и чистых жидкостей

для оптически активных растворов

где d — расстояние, пройденное светом в оптически активном веществе, a ([ a ]) — так называемое удельное вращение, С — массовая концентрация оптически активного вещества в растворе, кг/м³. Удельное вращение зависит от природы вещества, температуры и длины волны света в вакууме.

44. Основные характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа.

Известно, что тела при нагревании до достаточно высоких температур начинают светиться. Например, при нагревании металлов тела приобретают вначале темно-вишневую окраску, затем, с ростом температуры, становятся ярко-красными и затем нагреваются до так называемого белого каления.

Следовательно, твердые и жидкие тела при нагревании до высоких температур способны излучать в видимой области спектра. По мере увеличения температуры изменяется спектральный состав и интенсивность излучения

Полная мощность излучения в диапазоне частот от 0 до ∞ называется энергетической светимостью тела или интегральной излучательной способностью, которая обозначается E(T). По определению она равна

Лучеиспускательная способность тела dWизл – энергия ЭМ излучения, испускаемая единицей площади поверхности тела за единицу времени

Единица измерения лучеиспускательной способности в СИ равна Дж/м2

Поглощательная способность показывает долю падающей на единицу площади поверхности тела за единицу времени энергии dW

Абсолютно черное тело. Поглощательная и лучеиспускательная способности твердого тела зависят от частоты ν излучаемых или поглощаемых волн, от температуры тела, от химического состава тела и состояния поверхности. Если тело полностью поглощает падающую на него энергию ЭМ излучения при любой температуре для всего диапазона частот, то тело называют абсолютно черным (АЧТ).

Поглощательная способность АЧТ по определению равна единице:

A(ν,T) = 1.

Лучеиспускательная способность f(ν,T) АЧТ зависит только от частоты ν и абсолютной температуры T. Реальные тела не являются абсолютно черными.

Закон Кирхгофа.

-Закон Кирхгофа

отношение лучеиспускательной способности тела к его поглощательной способности не зависит от химического состава тела, равно лучеиспускательной способности АЧТ и является функцией температуры и частоты. f (ν,T)

Полная мощность излучения во всем спектре частот (от 0 до ∞) называется энергетической светимостью тела или интегральной излучательной способностью и обозначается Е(Т). По определению

или с учетом закона Кирхгофа

Дата добавления: 2017-01-14