3.9. Поляризация света.

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов.

Поскольку атомы излучают световые волны независимо друг от друга, то световая волна, излучаемая телом в целом характеризуется всевозможными равновероятными ориентациями колебаний вектора относительно направления распространения света .

Такой свет называется естественным.

Свет, в котором вектор колеблется только в одном направлении, перпендикулярном направлению вектора , называется линейно поляризованным.

Естественный свет можно преобразовать в поляризованный, пропуская его через поляризаторы - вещества, пропускающие колебания вектора , параллельные главной плоскости поляризатора, и полностью задерживающие колебания, перпендикулярные этой плоскости.

Обычно поляризаторами служат анизотропные кристаллы (наиболее известен турмалин).

На рисунке представлен типичный опыт по получению поляризованного света: через кристалл турмалина Т₁ пропускают естественный.

Если после первого кристалла поставить второй кристалл турмалина Т₂, то интенсивность света, прошедшего через оба кристалла, меняется в зависимости от угла  между оптическими осями кристаллов по закону Малюса

I = I_ocos², (25)

где I_o, I - интенсивности падающего и прошедшего света.

Иными словами, интенсивность прошедшего света изменяется от минимума (полное гашение света) при (оптические оси кристаллов перпендикулярны) до максимума при  = 0 (оптические оси кристаллов параллельны).

3.10. Тепловое излучение

Тела, имеющие температуру T > 0K, светятся. Свечение тел, обусловленное нагреванием, называется тепловым (температурным) излучением.

Тепловое излучение совершается за счет энергии теплового движения атомов, молекул и электронов вещества (т.е. за счет внутренней энергии вещества).

Тепловое излучение характеризуется сплошным спектром, положение максимума которого зависит от температуры: при высоких температурах излучаются преимущественно короткие (высокочастотные) (видимые и ультрафиолетовые) электромагнитные волны, а при низких - преимущественно длинные (низкочастотные) (инфракрасные) волны.

Все кривые имеют явно выраженный максимум, который с ростом температуры смещается в сторону более коротких волн.

Закон смещения Вина (экспериментальный закон): длина волны, соответствующая максимуму светимости,

, (26)

где b - постоянная Вина (b = 2.9^.10^-3 м^.К),

Площадь под кривыми дает интегральную энергетическую светимость тела [Дж/м²], причем эксперимент показывает, что (закон Стефана-Больцмана)

R_e = T⁴ (27)

 - постоянная Стефана-Больцмана, σ = 5.67^.10^-8 ).

3.11. Теория Эйнштейна фотоэффекта

Известно, что при облучении вещества светом с поверхности вещества испускаются электроны (фотоэлектроны).

Число фотоэлектронов пропорционально интенсивности света, кинетическая энергия фотоэлектронов пропорциональная частоте света ν (при ν ≤ ν_кр фотоэффект отсуствует, ν_кр – «красная граница фотоэффекта»).

Теория Эйнштейна:

1. Свет излучается, распространяется и поглощается в виде частиц (квантов, фотонов), энергия кванта ε = hν (ν – частота света, h = 6.625^.10^-34 Дж^.с - постоянная Планка).

2. Каждый квант поглощается только одним электроном и поэтому число фотоэлектронов пропорционально числу квантов (т.е. пропорционально интенсивности света).

3. Энергия кванта расходуется на совершение работы по выходу электрона из твердого тела А и на сообщение электрону кинетической энергии, так что по закону сохранения энергии

- уравнение Эйнштейна для фотоэффекта (28)

m – масса электрона, V – его скорость.

Из этого уравнения следует:

- кинетическая энергия фотоэлектрона линейно растет с ростом частоты света,

- при некоторой частоте  = _кр кинетическая энергия фотоэлектронов станет равной нулю и фотоэффект прекратится.