- •Основные понятия геометрической оптики.
- •Кардинальные элементы оптической системы
- •Передний фокус и передняя фокальная плоскость оптической системы.
- •Передняя и задняя главные плоскости и главные точки оптической системы.
- •Переднее и заднее фокусные расстояния.
- •Узловые точки оптической системы.
- •Построение изображений и хода лучей в идеальной оптической системе.
- •Тонкая линза
- •Оптические системы
- •Светосила оптической системы.
- •Интерференция световых волн. Когерентность волн.
- •Зеркала Френеля.
- •Бипризма Френеля.
- •Опыт Юнга
- •Интерференция в тонких пленках.
- •Просветление оптики.
- •Практические применения интерференции. Интерферометры
- •Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах (круглом отверстии, крае полуплоскости).
- •Спираль Корню.
- •Дифракция Фраунгофера от щели
- •Дифракция на дифракционной решетке Пропускающие решетки. Отражательные решетки.
- •Фотометрические величины и единицы. Источники Ламберта.
- •Тепловое излучение тел.
- •Равновесное тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа.
- •Законы излучения абсолютно черного тела Формула Планка.
- •Закон смещения Вина.
- •Закон Рэлея-Джинса.
- •Закон Стефана – Больцмана
- •Оптическая пирометрия.
- •Радиационная температура.
- •Цветовая температура.
- •Получение поляризованного света. Прохождение света через поляризатор. Закон Малюса.
- •Призмы Николя (Поляризационные приборы и использование поляризованных лучей).
- •Отражение света на границе двух прозрачных сред. Формулы Френеля. Угол Брюстера.
- •Оптически активные вещества.
- •Теория вращения плоскости поляризации.
- •Вращение плоскости поляризации в магнитном поле.
- •Закон преломления света. Явление дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсии.
- •Элементарная теория дисперсии света. Электронная теория дисперсии
- •Опыты Ньютона
- •Классификация мутных сред
- •Поглощение и рассеяние излучения
- •Закон Бугера. Коэффициент поглощения
- •Внешний фотоэффект.
- •1. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности.
- •Внутренний фотоэффект.
- •Масса и импульс фотона.
- •Эффект Комптона. Рассеяние рентгеновского излучения веществом.
- •Элементарная теория эффекта Комптона.
- •Давление света. Опыты Лебедева
- •Фотохимические явления.
- •Фотография
- •Голография
- •Теория водородного атома. Спектральные серии и уровни энергии. Закономерности в атомных спектрах.
- •Постулаты Бора.
- •Модель Бора атома водорода
- •Гипотеза Де Бройля.
- •Поляризация излучения гелий-неонового лазера.
- •Основные характеристики атомного ядра.
- •Ядерные силы.
- •Ядерные реакции
- •Реакции деления.
- •Ядерный реактор.
- •Реакция синтеза.
- •Явление радиоактивности
Оптически активные вещества.
Оптически активными называются вещества, после прохождения через которые плоскость поляризации линейно поляризованного света поворачивается на некоторый угол (φ) (Рис.5).
Для определенной длины волны угол поворота плоскости РР' прямо пропорционален толщине слоя вещества ι , пройденного светом:
φ=α·ι (град) (14)
Рис.5. Поворот плоскости поляризации в оптически активном веществе.
где α- коэффициент пропорциональности, называемый постоянной вращения.
Постоянная вращения зависит от природы вещества, температуры и длины волны света. Зависимость постоянной вращения от длины волны называется вращательной дисперсией.В растворах постоянная вращения прямо пропорциональна концентрации (С) оптически активного вещества, поэтому
φ= [α]·С·ι (град) (15)
где [α] - удельная постоянная вращения вещества, (град-см2/г) Соотношение (15) выражает закон Био.
Оптически активные вещества существуют в двух модификациях - пра-вовращающей и левовращающей. Если смотреть навстречу, то в правовраща-ющих веществах плоскость поляризации поворачивается вправо (по часовой стрелке). Постоянные вращения для правовращающей и левовращающей модификации одного и того же вещества одинаковы.
Теория вращения плоскости поляризации.
Френель показал, что вращение плоскости поляризации линейно поляризованного света можно объяснить, если допустить, что в оптически активной среде монохроматические волны правой и левой круговой поляризации имеют различные фазовые скорости и, следовательно, различные показатели преломления, т.к. фазовая скорость (v) связана с показателем преломления (n) выражением:
V = С/n(16) гдеС- скорость света в вакууме.
Рассмотрим линейно поляризованную волну как суперпозицию двух векторов Еп и Ел , которые с течением времени вращаются с одинаковой частотой вправо и влево. (Рис. ба). Пусть в заданный момент времени
t=const, результирующий вектор Ер(о) =Еп(0) + Ел(0) в точке пространстваz=0был направлен вдоль осиOY(см. рис.6 ). На расстоянии z =dвектора Еп(0) и Ел(0) повернутся по отношению к их положению в точкеZ= 0 соответственно на углы:
δ1=ω·d/Vп;δ2=ω·d/Vл . (17)
где Vп ,Vл - скорости волн, поляризованных по правому и левому кругу соответственно,d/Vп,d/Vл - время распространения этих волн на расстояниеd. Следовательно, из-за разности скоростей Vп и Vл, между векторами Еп(0) и Ел (0) в точкеz=d возникает разность фаз. Ь δ=δ1-δ2=ω·d·(1/Vп–1/Vл) (18)
Результирующий вектор E’p(0), как видно из рис.6, при этом повернется
на угол δ/2,т.е. при прохождении волной расстояния d плоскость поляризации повернется на угол φ=δ/2=ω·d/2·(1/Vп-1/Vл) (19)
Используя соотношения:
ω = 2·С/λ;Vп=C/nп;Vл= С/nл (20)
где λ - длина волны в вакууме, nпиnлсоответствующие показатели преломления, формулу (20) можно переписать в виде:
(21) таким образом получим: (22)
Рис.6. Сложение волн поляризованных по правому и левому кругу : а) на входе в оптически активное вещество, б) после прохождения в оптически активном веществе пути равного d.
Причины различия скоростей волн, поляризованных по правому и левому кругу, в оптически активных веществах связаны с асимметричным строением молекул. Такие молекулы не обладают зеркальной симметрией. При зеркальном отражении молекул "правой" модификации получаются молекулы "левой" модификации.
Например молекулы сахара могут быть представлены в виде правой и левой спирали. Эти две модификации обладают одинаковой химической формулой, но поворачивают плоскость поляризации света в различных направлениях