- •Часть VIII. Волновая оптика 3
- •Часть IX. Квантовая оптика 88
- •Часть X. Квантовая механика и ядерная физика 112
- •Часть VIII. Волновая оптика
- •Контрольные вопросы
- •Фотометр Пульфриха
- •I.Снятие кривой поглощения
- •II. Определение неизвестной концентрации раствора
- •I. Градуировка шкалы монохроматора
- •Теоретическое введение Преломляющие свойства призмы
- •Формулы для расчета показателя преломления материала призмы.
- •Угловая дисперсия спектральной призмы.
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Теоретическое введение
- •Закон Малюса
- •Вращение плоскости колебаний
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Часть IX. Квантовая оптика
- •Фотоэффект
- •Законы внешнего фотоэффекта
- •Применение фотоэффекта
- •II. Снятие спектральной характеристики фотоэлемента цг-4.
- •Часть X. Квантовая механика и ядерная физика
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Виды измерений. Классификация погрешностей
- •Вычисление случайных погрешностей по результатам серии измерений физической величины
- •Определение приборной погрешности и общей погрешности в случае прямого измерения
- •Расчет погрешностей для случая косвенных измерений
- •6. Последовательность операций при обработке результатов косвенных измерений
- •Приближенные числа. Запись окончательного результата
- •Графики и таблицы
- •Рекомендации по оформлению журнала лабораторных работ
- •Рекомендации по оформлению отчета к лабораторной работе
- •1. Единицы измерения системы си.
- •2. Единицы измерения механических величин.
- •3.Единицы измерения тепловых величин.
- •4.Единицы измерения электрических и магнитных величин.
- •5. Единицы измерения фотометрических величин.
- •6. Некоторые единицы измерения в атомной и ядерной физике.
- •7. Универсальные физические постоянные.
Теоретическое введение
Свет представляет собой электромагнитные волны. График электромагнитной волны представлен на рис. 1, а ее уравнение имеет вид
(1)
где Е и Н - напряженности электрического и магнитного полей.
Плоскость, проходящая через вектор и направление распространения волны x , называется плоскостью колебаний.
Плоскость, проходящая через направление распространения волны и вектор , называется плоскостью поляризации
Опыт показывают, что в основном все действия света: химическое, биологическое и др. обусловлены электрической составляющей световой волны. Поэтому в дальнейшем будем говорить только о плоскости колебаний вектора , подразумевая, что плоскость поляризации всегда неразрывно с ней связана и всегда перпендикулярна ей.
Свет, в котором колебания вектора совершаются в строго определенном направлении, называется плоскополяризованным светом.
Свет, в котором вектор имеет всевозможные направления колебаний, причем ни одно из этих направлений не является преимущественным, называется естественным светом.
Рис. 2. График электромагнитной волны: а) условное изображение естественного (неполяризованного) луча; б) условное изображение плоскополяризованного луча.
На рис, 2 схематично показаны направления колебаний вектора для естественного (а) и плоскополяризованного (б) света. При этом верхние рисунки изображают луч, направленный перпендикулярно плоскости рисунка, а стрелки указывают направление колебаний вектора . На нижних рисунках показаны условные обозначения соответствующих лучей.
Каждый атом излучает плоскополяризованную волну, но так как любой источник представляет совокупность множества атомов, каждый из которых излучает волну с некоторой произвольной ориентацией вектора , то все источники излучают свет естественный.
Для получения плоскополяризованного света служат специальные устройства, называемые поляризаторами. Основное свойство этих устройств заключается в том, что из всей совокупности волн с различно ориентированными плоскостями колебаний они пропускают лишь те, плоскости колебаний которых совпадают с направлением оптической оси поляризатора.
Закон Малюса
Рассмотрим прохождение света через два поляризационных устройства (рис.3). Пройдя через первое поляризационное устройство Р (поляризатор), свет становится плоскополяризованным. Второе поляризационное устройство А (анализатор) может пропустить только те колебания, которые совпадают с направлением его оптической оси. Если оптические оси поляризатора и анализатора совпадают, то интенсивность проходящего света будет максимальной. Если оптические оси составляют между собой угол 90º, то интенсивность проходящего света будет равна нулю. Такое положение поляризатора и анализатора называется скрещенным.
В том случае, когда оптические оси поляризатора и анализатора составляют между собой некоторый угол , интенсивность проходящего света будет принимать промежуточное значение. Найдем зависимость интенсивности света, вышедшего из анализатора, от угла .
Пусть Ер (рис. 4) — амплитуда световой волны, прошедшей через поляризатор Р. Амплитуду Ер можно разложить на две составляющие ЕА и Е первая из которых совпадает с направлением оптической оси анализатора, а вторая перпендикулярна ей. Составляющая световой волны с амплитудой ЕА пройдет через анализатор, а составляющая с амплитудой Е будет задержана анализатором.
Рис. 3. Прохождение света через поляризатор и анализатор.
Из векторной диаграммы на рис. 4 следует, что амплитуда световых колебаний, выходящих из анализатора, равна
(2)
Так как интенсивность колебаний пропорциональна квадрату амплитуды (IE2), то из выражения (2) в квадрат получим
(3)
Это выражение носит название закона Малюса, где IP — интенсивность плоскополяризованного света, вышедшего из поляризатора и падающего на анализатор; IA — интенсивность света, вышедшего из анализатора; — угол между оптическими осями поляризатора и анализатора.
Рис. 4. Векторная диаграмма, поясняющая закон Малюса.
Таким образом, при вращении анализатора вокруг луча освещенность поля зрения будет изменяться от максимума (при =0) до нуля (при =90).