- •Постоянный электрический ток
- •1.Электрический ток и его характеристики. Подвижность носителей тока.
- •2. Электродвижущая сила источника тока.
- •3. Законы Ома для неоднородного и однородного участков цепи. Напряжение. Закон Ома для замкнутой цепи.
- •4. Сопротивление и проводимость. Зависимость удельного сопротивления металлов от температуры. Сверхпроводимость. Соединение проводников.
- •5. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
- •6. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. Коэффициент полезного действия источника тока.
- •Природа носителей тока в металлах. Закон Ома и закон Джоуля-Ленца в дифферен-циальной форме.
- •Магнитное поле в вакууме
- •Магнитное поле. Опыты Эрстеда. Силовое действие магнитного поля. Взаимодействие токов. Магнитный момент контура с током. Индукция магнитного поля.
- •Закон Био-Савара-Лапласа. Поле движущегося заряда.
- •Магнитное поле прямого и кругового токов:
- •Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов.
- •5. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Линейная магнитная ловушка.
- •6.Движение заряженных частиц во взаимно перпендикулярных полях. Определение удельного заряда электрона. Циклотрон. Селектор скоростей. Масс-спектрометр.
- •Эффект Холла. Магнитогидродинамические генераторы.
- •Вихревой характер магнитного поля. Теорема Ампера о циркуляции индукции магнитного поля в дифференциаль-ной и интегральной форме для магнитных полей в вакууме.
- •Применение теоремы о циркуляции вектора в. Магнитное поле соленоида и тороида.
- •Работа перемещения проводника с током в магнитном поле.
- •12.Контур с током в однородном и неоднородном магнитном поле.
- •Магнитное поле в веществе
- •Вопрос 2
- •Вопрос 3
- •Вопрос 4
- •Вопрос 5
- •Вопрос 6
- •Электромагнитная индукция
- •1.Явление электромагнитной индукции. Классические опыты Фарадея. Закон Фарадея. Правило Ленца.
- •1. Явление электромагнитной индукции. Классические опыты Фарадея. Закон Фарадея. Правило Ленца.
- •2. Вывод закона электромагнитной индукции. Природа эдс электромагнитной индукции. Токи Фуко.
- •3. Явление самоиндукции. Зависимость эдс самоиндукции от скорости изменения силы тока в контуре.
- •4. Индуктивность. Индуктивность бесконечно длинного соленоида.
- •5. Взаимная индукция. Трансформаторы.
- •6. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.
- •Вихревое электрическое поле. Бетатрон.
- •Ток смещения. Вихревое магнитное поле.
- •Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Интегральная форма
- •Дифференциальная форма
- •Уравнения Максвелла для стационарных полей.
- •Электромагнитные колебания и волны
- •Волновая оптика
- •Полосы равной толщины
- •Кольца Ньютона
- •§ 185. Дисперсия света
- •§ 183. Разрешающая способность оптических приборов
- •§ 182. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа - Брэггов
- •§ 190. Естественный и поляризованный свет
- •§ 191. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
- •§ 192. Двойное лучепреломление
- •§ 193. Поляризационные призмы и поляроиды
- •§ 195. Искусственная оптическая анизотропия
- •§ 196. Вращение плоскости поляризации
- •§ 185. Дисперсия света
- •§ 200. Формулы Рэлея - Джинса и Планка
- •§ 154. Фазовая скорость. Волновое уравнение
- •§ 155. Принцип суперпозиции. Групповая скорость
- •§ 187. Поглощение (абсорбция) света
- •Квантовая оптика
§ 195. Искусственная оптическая анизотропия
Двойное лучепреломление имеет место в естественных анизотропных средах (см. § 192). Существуют, однако, различные способы получения искусственной оптической анизотропии, т. е. сообщения оптической анизотропии естественно изотропным веществам.
Оптически изотропные вещества становятся оптически анизотропными под действием: 1) одностороннего сжатия или растяжения (кристаллы кубической системы, стекла и др.); 2) электрического поля (эффект Керра*; жидкости, аморфные тела, газы); 3) магнитного поля (жидкости, стекла, коллоиды). В перечисленных случаях вещество приобретает свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением деформации, электрического или магнитного полей соответственно указанным выше воздействиям.
* Д. Керр (1824-1904) - шотландский физик.
Мерой возникающей оптической анизотропии служит разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси:
(195.1)
где k1, k2, k3 - постоянные, характеризующие вещество, - нормальное напряжение (см. § 21), Е и Н - соответственно напряженность электрического и магнитного полей.
На рис. 284 приведена установка для наблюдения эффекта Керра в жидкостях (установки для изучения рассмотренных явлений однотипны). Ячейка Керра - кювета с жидкостью (например, нитробензолом), в которую введены пластины конденсатора, помещается между скрещенными поляризатором Р и анализатором А. При отсутствии электрического поля свет через систему не проходит. При наложении электрического поля жидкость становится двоякопреломляющей; при изменении разности потенциалов между электродами меняется степень анизотропии вещества, а следовательно, и интенсивность света, прошедшего через анализатор. На пути l между обыкновенным и необыкновенным лучами возникает оптическая разность хода
(с учетом формулы (195.1)) или соответственно разность фаз
где B=k2/ - постоянная Керра.
Эффект Керра - оптическая анизотропия веществ под действием электрического поля - объясняется различной поляризуемостью молекул жидкости по разным направлениям. Это явление практически безынерционно, т. е. время перехода вещества из изотропного состояния в анизотропное при включении поля (и обратно) составляет приблизительно 10-10 с. Поэтому ячейка Керра служит идеальным световым затвором и применяется в быстропротекающих процессах (звукозапись, воспроизводство звука, скоростная фото- и киносъемка, изучение скорости распространения света и т. д.), в оптической локации, в оптической телефонии и т. д.
Искусственная анизотропия под действием механических воздействий позволяет исследовать напряжения, возникающие в прозрачных телах. В данном случае о степени деформации отдельных участков изделия (например, остаточных деформаций в стекле при закалке) судят по распределению в нем окраски. Так как применяемые обычно в технике материалы (металлы) непрозрачны, то исследование напряжений производят на прозрачных моделях, а потом делают соответствующий пересчет на проектируемую конструкцию.
Фотоупругость
Фотоупругость, фотоэластический эффект, пьезооптический эффект, возникновение оптической анизотропии в первоначально изотропных твёрдых телах (в т. ч. полимерах) под действием механических напряжений. Открыта Т. И. Зеебеком (1813) и Д. Брюстером (1816). Ф. является следствием зависимости диэлектрической проницаемости вещества от деформации и проявляется в виде двойного лучепреломления и дихроизма, возникающих под действием механических нагрузок. При одноосном растяжении или сжатии изотропное тело приобретает свойства оптически одноосного кристалла с оптической осью, параллельной оси растяжения или сжатия (см. Кристаллооптика). При более сложных деформациях, например при двустороннем растяжении, образец становится оптически двухосным.
Ф. обусловлена деформацией электронных оболочек атомов и молекул и ориентацией оптически анизотропных молекул либо их частей, а в полимерах - раскручиванием и ориентацией полимерных цепей. Для малых одноосных растяжений или сжатий выполняется Брюстера закон. Dn = kP, где Dn - величина двойного лучепреломления (разность показателей преломления для обыкновенной и необыкновенной волн), Р -напряжение, k - упруго оптическая постоянная (постоянная Брюстера). Для стекол k =10-13-10-12см2/дин, для пластмасс (целлулоид) k =10-12-10-11 см2/дин.
Ф. используется при исследовании напряжений в механических конструкциях, расчёт которых слишком сложен. Исследование двойного лучепреломления под действием нагрузок в выполненной из прозрачного материала модели (обычно уменьшенной) изучаемой конструкции позволяет установить характер и распределение в ней напряжений (см. Поляризационно-оптический метод исследования). Ф. лежит в основе взаимодействия света и ультразвука в твёрдых телах.
№19