1.6.2 Подвійне променезаломлення. Штучна анізотропія

Явище поділу променя на два внаслідок різного заломлення, що пояснюється анізотропією властивостей матеріалу, називається подвійним променезаломленням (рис. 1.14).

Один промінь, що вийшов з кристалу – є звичайним, інший, він відрізняється площиною поляризації – незвичайний.

Різна швидкість розповсюдження світла в різних напрямках - це прояв анізотропії властивостей.

Природні кристали, які мають такі властивості: турмалін, кварц.

Подвійне променезаломлення можна спостерігати також за допомогою зовнішнього впливу на певні типи матеріалів, в яких молекули можуть переорієнтовуватись і таким чином проявляти анізотропію при зовнішніх впливах. Як правило, мірою оптичної анізотропії, яка виникає, служить різниця показників заломлення звичайного і незвичайного променів.

Штучна поляризація досягається дією зовнішнього тиску, електричним полем, або магнітним полем ( , , ).

Деякі речовини (кварц, скипідар, розчин цукру, винної кислоти) здатні викликати обертання площини поляризації при проходженні через них плоскополяризованого світла. Це – оптично активні речовини.

1.6.3 Закон Малюса

Поляризатор Р – пластинка, після про-ходження якої, виходить плоскополяризоване світло.

При проходженні поляризованого світла через аналізатор (другий по ходу променя поляризатор) напруженість поля залежить від орієнтації поляризатора Р і аналізатора А.

.

Інтенсивність світла пропорційна Е², тому що вона визначається енергією електромагнітної хвилі, з якою зв’язана і величина Е². Відповідно, поскільки І~E²

- Це закон Малюса

І – інтенсивність поляризованого світла, що пройшло поляризатор,  - кут між поляризатором і аналізатором.

Для неполяризованого світла, інтенсивністю І_е, що падає на поляризатор Р і інтенсивності світла, що пройшло через аналізатор А маємо: .

Це пояснюється випадковим характером розподілу інтенсивності природнього (неполяризованого) світла по напрямках.

2 Квантова оптика

Квантова оптика – це розділ фізики, що вивчає взаємодію світла з речовиною та різні світлові явища як прояв взаємодії особливих частинок – фотонів.

2.1 Теплове випромінювання

2.1.1 Теплове випромінювання і люмінесценція (свічення)

Теплове випромінювання – це рівноважне випромінювання, що здійснюється за рахунок внутрішньої енергії тіла. Рівноважність теплового випромінювання означає, що кількість енергії, яку поглинає тіло при заданій температурі, дорівнює кількості енергії, яку воно випромінює. Рівноважність випромінювання означає, що розподіл енергії між тілом і випромінюванням є незмінним для кожної довжини хвилі. Теплове випромінювання має місце при будь-якій температурі. При невисоких температурах випромінюються практично лише інфрачервоні хвилі. Наприклад, максимум випромінювання при +17С припадає на 10 мкм, а при 2617С – на 1 мкм, що теж відноситься до інфрачервоного діапазону.

Крім теплового випромінювання при даній температурі Т, є ще один вид випромінювання, надплишкового над тепловим з тривалістю понад 10^-10 с, що значно перевищує період світлових хвиль. Воно називається люмінесценцією.

Нерівноважне випромінювання, до якого відноситься люмінесценція, здійснюється за рахунок зовнішнього джерела збудження і припиняється при “виключенні” цього джерела.

Розрізняють люмінесценцію по типу джерела збудження:

• хемілюмінісценція;

• радіолюмінесценція;

• катодолюмінесценція;

• біолюмінесценція.

Явище люмінесценції описується законом Стокса.

Із закону збереження енергії:

,

частота люмінесцентного випромінювання

,

де _з – частота збуджуючого люмінесцентного випромінювання, W_т – втрата енергії на теплові процеси, що супроводжують люмінесценцію.

Оскільки , то

.

Звідси випливає закон Стокса:Максимум випромінювання при люмінесценції зсунутий в бік більших довжин хвиль в порівнянні з довжиною хвилі збуджуючого випромінювання:

Застосування люмінесценції:

1. перетворення спектра світлового випромінювання;

2. індикатори;

3. екрани;

4. перетворювачі світлової енергії в інші види енергії;

5. елементи зв’язку.

В ізольованій системі між тілом і випромінюванням існує рівновага.