Поглощение света

П ри прохождении света через вещество свет поглощается. Часть энергии идет на возбуждение колебаний электронов в атомах, часть – на внутреннюю энергию вещества. Часть энергии вновь возвращается в виде вторичных волн, порождаемых электронами. Особенно сильно свет поглощается при резонансной частоте (см. предыд. рис на участках 2 –3).

Из опыта получено, что интенсивность света убывает по экспоненциальному закону.

I₀ – интенсивность до поглощения слоя

l – толщина слоя

- коэффициент поглощения – это величина обратная толщине слоя, при котором интенсивность проходящего света уменьшается в e раз.

Коэффициент поглощения испытывает резкие максимумы только на резон. частотах электронов в атомах.

В плотных веществах максимумы поглощения расширятся из-за взаимодействия атомов. В металлах ( м^-1) из-за наличия свободных электронов электромагнитной волны, возбуждая токи, быстро превращается во внутреннюю. Для стекла м^-1.

Рассеяние света

Расчет показал, что в однородных средах вторичные волны от возбужд. электронов гасятся во всех направлениях, кроме направления первоначальной волны. А в неоднородных световые волны, испытывая дифракцию, равномерно распределяются по всем направлениям. Это называется рассеянием света. Среды с оптической неоднородностью называются мутными средами:1) дым; 2) туман; 3) суспензии; 4) эмульсии; 5) твердые тела: перламутр, опал. Поэтому для мутных сред интенсивность убывает и при поглощении и при рассеянии, поэтому к коэффициенту поглощения добавляют коэффициент экстинкции .

Если размер неоднородности мал по сравнению с длиной волны (< ), то интенсивность рассеянного света ~

- закон Релея

Смолуховский и Мандельштам установили, что и в чистых жидкостях и газах происходит рассеяние света на флуктуациях молекул.

Эффект Вавилова-Черенкова

При движении электронов в веществе со скоростью, превышающей скорость света в данном веществе они являются источником излучения электромагнитных волн, распространяющихся в виде конуса

- угол между направлением скорости частицы и направлением распространения излучения.

Явление было обнаружено в 1934 году Вавиловым С.И. и Черенковым П.А. Объяснено И.Е. Таммом в 1937 году. Используются в счетчиках Черенкова (срабатывает при . По углу можно определить энергию частицы) (Протоны, мезоны)

(Эффект Доплера самостоятельно).

ЛЕКЦИЯ № 6

Поляризация света. Естественный и поляризованный свет

В естественном свете колебания светового луча происходят хаотически по всем направлениям из-за независимого излучения многими атомами источника света. Если световые колебания каким-либо образом упорядочены, то свет называется поляризованным. Рассмотрим характеристики поляризованного света.

Пусть у нас есть два взаимно перпендикулярных электрических колебания, совершающихся вдоль осей X, Y и имеющих разность фаз 

Результирующая напряженность:

Угол между и определяется:

(6.0)

Из выражения (6.0) видно:

1. Если разность фаз  испытывает хаотические изменения, то и направления светового вектора будет испытывать неупор. скачкообразные изменения. Поэтому естественный свет представляют в виде сложения двух некогерентных колебаний электромагнитных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях и одинаковой интенсивностью.

2. Если колебания когерентны  = 0 или 

- свет поляризованный

3. Когда , то

- плоскость поляризации поворачивается с угловой скоростью . Свет О поляризован по кругу.

4. При - произвольная постоянна – свет эллиптически поляризован. Конец вектора движется по эллипсу. Если вращается по часовой стрелке по отношению к направлению. Противоположному направлению распространения луча, то поляризацию называют правой. В противном случае – левой. Плоскость, в которой колеблется вектор , называется плоскостью колебаний. Перпендикулярная ей плоскость – плоскостью поляризации.

Пропуская естественный свет через специальные приборы-поляризаторы, которые из всевозможных направлений колебаний пропускают лишь колебания в определенном направлении, параллельном плоскости поляризатора, получают полностью или частично поляризованный свет.

Если поляризатор не полностью, а частично задерживает световые колебания в направлении, перпендикулярном плоскости поляризатора, то поляризатор называется несовершенным. Свет на выходе такого поляризатора будет называться частично поляризованным.

Если вращать идеальный поляризатор на пути частично поляризованного света, то интенсивность прошедшего света изменяется от до при каждом повороте на , то можно ввести характеристику частичную поляризацию света степень поляризации

Р = 1 если I_min = 0 – свет полностью поляризован.

Р = 0 если I_min = I_max - свет естественный. К эллип. поляр. свету понятие степени поляризации неприменимо.

Если поляризованный свет имеет плоскость колебаний под углом  к плоскости поляризатора, то амплитуда прошедшего светового вектора . Тогда интенсивность прошедшего света:

- закон Малюса

- выражает долю света, прошедшего через поляризатор.

П ри прохождении естественного света через поляризатор, так как все направления  равновероятны, вращение поляризатора не приводит к изменению интенсивности на выходе поляризатора. Так как среднее значение , то интенсивность поляризованного света равна половине интенсивности естественного света

.

Интенсивность света, прошедшего через два поляризатора плоскости которых находятся под углом 

.