- •Министерство образования рф
- •Кафедра теоретической и экспериментальной физики
- •Законы геометрической оптики как следствия теории Максвелла. Интерференция волн и света. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников
- •Основы геометрической оптики
- •Законы геометрической оптики
- •Предварительные сведения
- •II пара или
- •Световая волна. Основные характеристики световой волны
- •Энергия электромагнитных волн
- •Давление света
- •Отражение и преломление плоской волны на границе двух диэлектриков
- •Интерференция света
- •Интерференция от двух волн
- •Пространственная и временная когерентность световых волн
- •Пространственная когерентность
- •Способы наблюдения интерференции. Интерференция в тонких пленках
- •Интерферометры
- •Кольца Ньютона
- •Дифракция волн и света
- •Зоны Френеля
- •Дифракция от круглого отверстия
- •Дифракция от круглого диска
- •Дифракция Фраунгофера
- •Дифракционная решетка
- •Характеристики дифракционной решетки
- •Дифракция рентгеновских лучей
- •Понятие о голографии
- •Дисперсия света
- •Элементы Фурье-оптики. Групповая скорость
- •Элементарная теория дисперсии
- •Поглощение света
- •Рассеяние света
- •Эффект Вавилова-Черенкова
- •Поляризация света. Естественный и поляризованный свет
- •Поляризация при отражении и преломлении
- •Интерференция поляризованных лучей
- •Искусственное двойное лучепреломление
- •Вращение плоскости поляризации
- •Магнитное вращение плоскости поляризации
- •Квантовая природа излучения
- •Элементы квантовой механики
- •Соотношение неопределенностей
- •Т ак как очень мало (1,05 10-34 Дж с), то соотношение неопределенностей проявляет себя ярко в микромире.
- •Волновая функция
- •Временное и стационарное уравнение Шрёдингера
- •Частица в одномерной яме с абсолютно непроницаемыми стенками
- •Элементы атомной физики
- •Модель атома водорода Бора
- •Квантовомеханическая модель атома водорода
- •Векторная модель атомов
- •Превращение атомных ядер Законы радиоактивного распада
- •Активность радиоактивного вещества
- •- Распад
- •- Распад
- •Искусственная радиоактивность, ядерные реакции
- •Законы сохранения ядерных реакций
- •Основные характеристики элементарных частиц
- •3. Изотопический спин
- •Библиографический список
Поляризация при отражении и преломлении
П ри падении света на границу раздела двух диэлектриков под углом падения, отличным от нуля, и отраженный луч, и преломленный оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, в преломленном преобладают колебания, параллельные плоскости падения.
При угле падения (угол Брюстера), определяемого условием , отраженный луч оказывается полностью поляризованным. Степень поляризации и преломления луча максимальная, но . При отраженный и преломленный лучи перпендикулярны.
Степень поляризации можно получить из формулы Френеля, которая вытекает из условий, налагаемых на электромагнитное поле на границе диэлектриков, и выражают соотношения между амплитудами отраженных, преломленных и падающих световых волн:
При возведении в квадрат и умножении на показатель преломления, получим интенсивности отраженных и преломленных волн:
При отражении естественного света от поверхности диэлектрического света от поверхности диэлектрического зеркала имеют место
; .
i – угол падения;
r – угол преломления;
Io – интенсивность естественного света.
Прохождение поляризованного света через анизотропные среды
При падении света на прозрачный кристалл (кроме кубических систем) происходит разделение луча на два луча, которые распространяются в кристалле по разным направлениям и с разными скоростями. Это явление называют двойным преломлением.
О дин из лучей называется обыкновенным, он подчиняется обычному закону преломления, другой – необыкновенный, так как отношение синусов падения и преломления углов зависит от угла падения и преломленный луч, как правило, не лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром.
Такое поведение света объясняется анизотропией кристаллов (т.е. зависит их свойств от направления).
Кристаллы, разделяющие луч на о и е, называются одноосными (исландский шпат, кварцевый турмалин).
У этих кристаллов есть направление, называемое осью кристалла, распространяясь вдоль которого о и е, лучи не разделяются и движутся с одинаковой скоростью (Ось кристалла не прямая, а направление кристалла).
У двухосных кристаллов оба луча необыкновенные (слюда, гипс).
Любая плоскость, проходящая через ось кристалла, называется главным сечением кристалла. Для удобства её проводят через световой луч.
При выходе из кристалла о и е лучи оказываются поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях. В о-луче колебания перпендикулярны главному сечению, а плоскость колебаний в е-луче совпадает с главным сечением.
Явление большего поглощения одного из лучей (о или е) называется дихроизмом, а вещество, обладающее таким свойством, - поляроидом. (турмалин, одинаково направленные кристаллы сульфата йодистого)
Двойное лучепреломление объясняется анизотропией кристаллов, диэлектрической проницаемостью в направлении главной оптической оси и в направлениях перпендикулярных ей различные.
Следовательно, так как , то электромагнитным волнам с различными направлениями вектора соответствуют разные показатели преломления и скорости распространения.
Рассмотрим главное сечение. Колебания в о-луче перпендикулярны оптической оси при любом направлении, откуда следует, что скорость его будет одна и та же. Колебания в е-луче совершаются в главном сечении и направление колебаний составляет различные углы с оптической осью и, следовательно, имеет различные скорости.
В направлении главной оптической оси кристалла скорости е и о одинаковы. Для одноосного кристалла вводят показатель преломления об. луча.
;
и показатель преломления необ. луча, перпендикулярного к оптической оси.
;
= 0 направление колебаний совпадает с направлением главной оптической оси.
В зависимости от того, какая из скоростей и больше различают положительные кристаллы < ( ).
Отрицательные кристаллы > ( ).