Шпаргалка по "Физике"

Дифракционная решетка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность.

Фронт световой волны разбивается штрихами решетки  на отдельные пучки когерентного света. Эти пучки претерпевают дифракцию  на штрихах и интерферируют друг с другом. Так как для каждой длины волны существует свой угол дифракции, то белый свет раскладывается в спектр.

Расстояние, через  которое повторяются штрихи на решетке, называют периодом дифракционной решетки. Обозначают буквой d.

Если известно число штрихов (N), приходящихся на 1 мм решетки, то период решетки находят  по формуле: 0,001*(1/N)

Формула дифракционной  решетки: d*sinα=k*λ, где d — период решетки, α — угол максимума данного  цвета, k — порядок максимума, λ  — длина волны.

69 Поляризация  света. Степень поляризации.

Вектора напряжённости  электрического поля E и напряжённости магнитного поля H перпендикулярны между собой и по отношению к направлению распространению света. Физическая характеристика оптического излучения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, называется поляризацией света. Поскольку векторы E и H электромагнитной волны перпендикулярны друг другу, для полного описания состояния поляризации светового пучка требуется знание поведения лишь одного из них. Обычно для этой цели выбирается вектор E.

Свет, испускаемый каким-либо атомом или молекулой, всегда поляризован. Но макроскопические источники света состоят из огромного числа таких частиц-излучателей. При этом пространственные ориентации векторов Е и моменты актов испускания света отдельными частицами в большинстве случаев распределены хаотически. Поэтому в общем излучении направление Е в каждый момент времени непредсказуемо. Подобное излучение называется неполяризованным, или естественным светом.

Свет называется полностью  поляризованным, если две взаимно  перпендикулярные компоненты (проекции) вектора E светового пучка совершают колебания с постоянной во времени разностью фаз. Обычно состояние поляризации света изображается с помощью эллипса поляризации – проекции траектории конца вектора на плоскость, перпендикулярную лучу. Проекционная картина полностью поляризованного света в общем в случае имеет вид эллипса с правым или левым направлением вращения вектора E во времени. Такой свет называется эллиптически поляризованным. Наибольший интерес представляют предельные случаи эллиптической поляризации – линейная (плоская) электромагнитная волна, когда эллипс поляризации вырождается в отрезок прямой линии, определяющий положение плоскости поляризации, и циркулярная (или круговая), когда эллипс поляризации представляет собой окружность. В первом случае свет называется линейно поляризованным, а во втором – право- или лево-циркулярно поляризованным в зависимости от направления вращения вектора E. На анимации показана линейно поляризованная электромагнитная волна (выделено синим) и волна круговой поляризации (выделено красным).

Если фазовое соотношение  между компонентами вектора E изменяется за времена существенно меньшие  времени измерения состояния  поляризации, то свет проявляется как  не полностью поляризованный. Состояние  поляризации частично поляризованного  света описывается параметром степени поляризации, отражающим степень преимуществ. фазового сдвига (фазовой корреляции) между компонентами вектора E световой волны. Если этот фазовый сдвиг равен нулю, то свет обнаруживает преимущественную плоскость колебаний вектора E и называется частично линейно поляризованным, если же этот фазовый сдвиг равен p/2, то свет обнаруживает преимущественное направление вращения вектора E и называется частично циркулярно поляризованным. Естественный свет не обнаруживает фазовой корреляции между компонентами вектора E, разность фаз между ними непрерывно хаотически меняется. Параметр степени поляризации света, определяемый как отношение разности интенсивностей двух выделенных ортогональных состояний поляризации к их сумме, может меняться в диапазоне от 0 до 100%. Следует отметить, что свет, проявляющийся в одних случаях как неполяризованный, в других может оказаться полностью поляризованным с меняющимся во времени, по сечению пучка или по спектру состоянием поляризации.

70. Угол Брюстера. Закон Малюса (поляризация при отражении и преломлении).

Отраженный свет полностью  линейно поляр-ан в плоскости, перпендикулярной плоскости падения при угле падения Брюстера, который удовлетворяет условию

tgi_Бр=n₂₁

Линейно поляризованный свет можно наблюдать, например, в излучении лазера. Другой способ получения линейно поляризованного света состоит в пропускании естественного света через поляроид (поляризационный светофильтр), который свободно пропускает компоненту света, поляризованную вдоль выделенного направления, и полностью поглощает свет с перпендикулярной поляризацией. Если на такой поляроид падает линейно поляризованная волна, то интенсивность I прошедшего света будет зависеть от угла a между направлением поляризации падающего света и выделенным направлением самого поляроида следующим образом (закон Малюса):

I = I0(0 маленький и внизу)*cos^2a

Когда направление выделенной оси поляроида совпадает с  направлением поляризации падающего  света, на экране за поляроидом видно  пятно с максимальной интенсивностью. Когда эти направления перпендикулярны, свет полностью поглощается поляроидом, и световое пятно на экране отсутствует.

Поляроид, поляризационный  светофильтр, один из основных типов  оптических линейных поляризаторов; представляет собой тонкую поляризационную плёнку, заклеенную для защиты от механических повреждений и действия влаги между двумя прозрачными пластинками (плёнками).

Поляроид, поляризационный  светофильтр, один из основных типов  оптических линейных поляризаторов; представляет собой тонкую поляризационную плёнку, заклеенную для защиты от механических повреждений и действия влаги между двумя прозрачными пластинками (плёнками).

71. Двулучепреломление

.Двойное лучепреломление:  луч света, падающий на поверхность  кристалла, раздваивается в нем  на два преломленных луча. Кристаллы могут быть одноосными или двуосными, т.е. иметь одну или две оптические оси. При преломлении луча, образуются два луча: обыкновенный (о) и необыкновенный (е), (второй под углом). Под влиянием внешних воздействий среда, бывшая оптически изотропной (в любой точке скорость света ни от чего не зависит), может стать оптически анизотропной. Это и есть искусственная оптическая анизотропия

72. Вращение плоскости поляризации.

Вращение плоскости  поляризации света, поворот плоскости  поляризации линейно поляризованного света при его прохождении через вещество (см. Поляризация света). В. п. п. наблюдается в средах, обладающих двойным круговым лучепреломлением, т. е. различными показателями преломления для право- и левополяризованных по кругу лучей (см. Двойное лучепреломление). Линейно поляризованный пучок света можно представить как результат сложения двух лучей, распространяющихся в одном направлении и поляризованных по кругу с противоположными направлениями вращения. Если такие два луча распространяются в теле с различными скоростями, то это приводит к повороту плоскости поляризации суммарного луча. В. п. п. может быть обусловлено либо особенностями внутренней структуры вещества (см. Оптически-активные вещества), либо внешним магнитным полем (см. Фарадея явление). В. п. п. наблюдается, как правило, в оптически изотропных телах (кубические кристаллы, жидкости, растворы и газы). Явлением В. п. п. пользуются для исследования структуры вещества и определения концентрации оптически-активных молекул (например, сахара) в растворах (см. Сахариметрия, Поляриметрия), а также в ряде оптических приборов (оптические модуляторы, затворы, вентили, квантовые гироскопы и т.п.).