- •Вопрос №1
- •Вопрос №2 Магнитное поле движущегося заряда, закон
- •Вопрос №3 Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции.
- •Вопрос №5 Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Теорема Гаусса для магнитного поля.
- •Теорема Гаусса для магнитного поля:
- •Вопрос №6 Явление электромагнитной индукции.
- •Р асчет индуктивности длинного соленоида.
- •Вопрос №8 Энергия магнитного поля.
- •Вопрос №9 . Магнитное поле в веществе.
- •Вопрос №10 Уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •Вопрос № 11 Шкала электромагнитных волн.
- •§5.3. Волновое уравнение.
- •Вопрос №12 Энергия электромагнитных волн.
- •Вопрос №13 Интерференция света. Основные понятия.
- •Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников.
- •1) Метод Юнга.
- •2) Бипризма Френеля.
- •Вопрос №14 Интерференция в тонких пленках.
- •Вопрос № 16 Дифракция Френеля на круглом отверстии.
- •Дифракция Френеля на круглом диске.
- •Дифракция света на одномерной дифракционной решетке.
- •Вопрос № 18 Дифракция рентгеновских лучей.
- •Основные понятия. Закон Малюса.
- •Вопрос № 20 . Поляризация при отражении и преломлении света. З акон Брюстера.
- •Вопрос №21 Поляризация при двойном лучепреломлении.
- •Вопрос №22 Искусственная оптическая анизотропия. Анализ упругих напряжений. Эффект Керра.
- •Вопрос №23 Вращение плоскости поляризации. Принцип действия поляриметров и сахариметров. Эффект Фарадея.
- •Эффект Фарадея.
- •Вопрос №27 Тепловое излучение.
- •§6.19. Основные понятия.
- •Вопрос№28 Законы теплового излучения абсолютно черного тела.
- •1) Закон Стефана – Больцмана.
- •2) Закон смещения Вина.
- •Квантовая гипотеза. Формула Планка.
- •Вопрос №31 Фотоэлектрический эффект.
- •Вопрос №35 Давление света.
- •Вопрос №36 Корпускулярно-волновая двойственность (дуализм) свойств света.
Вопрос №23 Вращение плоскости поляризации. Принцип действия поляриметров и сахариметров. Эффект Фарадея.
Вещества, называемые оптически активными, обладают способностью вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них линейно-поляризованного света. К этим веществам относятся: кварц, скипидар, никотин, водные растворы сахара, винной кислоты и другие.
Кристаллические вещества сильнее всего поворачивают плоскость поляризации в том случае, когда свет распространяется вдоль оптической оси.
Угол поворота пропорционален пути , пройденному лучом в кристалле.
, (6.54)
где – постоянная вращения, зависящая от рода вещества, температуры и длины волны света (Закон Био). В растворах угол поворота плоскости поляризации зависит от концентрации оптически активного вещества С.
, (6.55)
где – удельная постоянная вращения,
– путь в водном растворе,
С – концентрация оптически активного вещества.
В зависимости от направления вращения плоскости поляризации оптически активные вещества делятся на право- и левовращающие.
Направление вращения зависит от направления луча, поэтому если луч, прошедший через оптически активный кристалл, отразить зеркалом и заставить пройти через кристалл еще раз в обратном направлении, то установится первоначальное положение плоскости поляризации.
Свойства поворачивать плоскость поляризации присущи веществам с винтообразной спиральной структурой молекул.
Скорость распространения этих волн в оптически активных средах различна, что и приводит к повороту плоскости поляризации. Для измерения угла поворота плоскости поляризации используют поляриметры. Если между скрещенным анализатором и поляризатором поместить оптически активное вещество, то такая система будет пропускать свет.
В случае раствора, зная величины , и измерив, угол можно определить концентрацию раствора (см. формулу (6.55)). Такой способ определения концентрации применяется в производстве различных веществ, в частности в производстве сахара, а соответствующий прибор называется сахариметром.
Эффект Фарадея.
О птически неактивные вещества приобретают способность вращать плоскость поляризации, проходящего через них линейно-поляризованного света под действием магнитного поля. Это явление называется эффектом Фарадея.
Поместим оптически неактивное вещество, например стеклянную пластину К, между скрещенными поляризатором и анализатором (рис. 6.36). При возникновении магнитного поля, направленного параллельно лучу света, анализатор пропустит свет. Таким образом, при прохождении луча через пластинку К, помещенную в магнитное поле, плоскость поляризации луча поворачивается. Угол поворота равен:
, (6.56)
где – толщина стеклянной пластинки (вдоль поля),
– напряженность магнитного поля,
– постоянная Верде или удельное магнитное вращение.
Удельное магнитное вращение зависит от длины волны.
Направление вращения плоскости поляризации в магнитном поле не зависит от направления распространения света, поэтому, увеличивая длину пути света в веществе за счет многократного отражения луча, можно увеличить угол поворота плоскости поляризации. Направление вращения плоскости поляризации в магнитном поле не зависит от направления распространения света, поэтому, увеличивая длину пути света в веществе за счет многократного отражения луча, можно увеличить угол поворота плоскости поляризации.
Вопрос №24
Дисперсией называется зависимость показателя преломления от частоты или длины волны света.
, (6.57)
(6.58)
Д исперсией также называют зависимость фазовой скорости волны от частоты. Дисперсия свойственна всем веществам. В вакууме дисперсии нет.
Пучок белого света, проходя через стеклянную призму, разлагается в дисперсионный спектр (рис. 6.37). Более всего преломляются фиолетовые лучи, менее всего – красные. Таким образом, с уменьшением длины волны показатель преломления увеличивается.
В тех областях спектра, в которых вещество прозрачно, показатель преломления увеличивается с ростом частоты, то есть (нормальная дисперсия).
Вблизи тех областей спектра, где вещество поглощает свет, происходит увеличение дисперсии, а в полосах поглощения наблюдается обратный ход дисперсии (аномальная дисперсия).
Поглощением света называется явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе. При этом часть энергии волны преобразуется во внутреннюю энергию вещества или в энергию вторичного излучения. Поглощение света может вызывать нагревание вещества, возбуждение и ионизацию атомов и молекул, фотохимические реакции и другие процессы.
Вопрос№25 Поглощением света называется явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе. При этом часть энергии волны преобразуется во внутреннюю энергию вещества или в энергию вторичного излучения. Поглощение света может вызывать нагревание вещества, возбуждение и ионизацию атомов и молекул, фотохимические реакции и другие процессы.
Поглощение света описывается законом Бугера, согласно которому интенсивность плоской волны монохроматического света уменьшается по мере прохождения через поглощающую среду по экспоненциальному закону.
, (6.60)
г де – интенсивности света на входе и на выходе из поглощающего слоя толщиной (рис. 6.39),
– показатель или коэффициент поглощения.
Коэффициент поглощения зависит от природы поглощающего вещества и от длины волны падающего света. Зависимость коэффициента поглощения от длины волны определяет спектр поглощения данного вещества.
Р азряженные атомарные газы (пары металла) имеют линейчатые спектры поглощения (рис. 6.40). Твердые тела и жидкости имеют широкие полосы поглощения (рис. 6.41).
Вопрос №26 Рассеянием света называется явление преобразования света веществом, сопровождающееся изменением направления распространения света и проявляющееся как несобственное свечение вещества. Это свечение обусловлено вынужденными колебаниями электронов в атомах рассеивающей среды под действием падающего света. В оптически однородной среде вторичные волны, излучаемые колеблющимися электронами, при интерференции с падающей волной, гасят друг друга во всех направлениях, кроме направления распространения первичной волны.
Система электронов, совершающих вынужденные колебания в атомах частицы размером , эквивалентна одному колеблющемуся электрическому диполю. Частота колебаний диполя совпадает с частотой падающего света, а интенсивность излучаемого диполем света пропорциональна частоте в четвертой степени. Поэтому для рассеянного света справедлив закон Рэлея, согласно которому интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины световой волны:
Зако́н Бугера — Ламберта — Бера — физический закон, определяющий ослабление параллельногомонохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.
Закон выражается следующей формулой:
,
где I0 — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, kλ — коэффициент поглощения (не путать с безразмерным показателем поглощения κ, который связан с kλ формулой kλ = 4πκ / λ, где λ - длина волны).
Показатель поглощения характеризует свойства вещества и зависит от длины волны λ поглощаемого света. Эта зависимость называется спектром поглощения вещества.