Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.

Если угол падения света на границу раздела двух прозрачных диэлектриков (например, на поверхность стеклянной пластинки) отличен от нуля, то отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения. В преломленном луче - колебания, параллельные плоскости падения. Поляризацию объясняет электромагнитная теория Максвелла.

Закон Брюстера: Отраженный свет полностью линейно поляризован при угле падения  _Бр, удовлетворяющем условию

tg _Бр=n₂/n₁

При этом преломленный свет поляризован не полностью и угол между отраженным и преломленным лучами равен 90.

91. Явление двойного лучепреломления.

Явление двойного лучепреломления заключается в том, что упавшая на кристалл волна внутри кристалла разделяется на две волны, распространяющиеся в общем случае в различных направлениях, с различными скоростями и имеющие различную поляризацию. Это явление наблюдается лишь в анизотропных средах и возникает вследствие зависимости скорости света от направления светового вектора волны.

Так же это явление заключается в том, что некоторые жидкости (например, органические вязкие жидкости с удлиненной формой молекул) при течении обнаруживают оптическую анизотропию, выражающуюся в появлении двойного лучепреломления. Особенно сильно двойное лучепреломление проявляется при течении золей с палочкообразными частицами и растворов высокомолекулярных соединений.

92. Явление вращения плоскости поляризации – физическое явление, заключающееся в повороте

Поляризационного вектора линейно-поляризованной волны вокруг её волнового вектора при прохождении волны через анизотропную среду.

93. Сущность явления интерференции света. Когерентные волны. Опыт Юнга

Интерференция света – оптическое явление, возникающее при сложении двух или нескольких когерентных световых волн, при котором наблюдается образование интерферентной картины – устойчивого во времени пространственного распределения интесивности света в виде чередующихся светлый и тёмных полос. Необходимое условие интерференции: когерентность волн.

Когерентными называются волны одинаковой частоты, поляризованные в одной плоскости, разность фаз которых не изменяется со временем в каждой точке волнового поля.

В опыте Юнга пучок света направляется на непрозрачный экран-ширму с двумя параллельными прорезями, позади которого устанавливается проекционный экран. Этот опыт демонстрирует интерференцию света, что является доказательством волновой теории. Особенность прорезей в том, что их ширина приблизительно равна длине волны излучаемого света.

94. Оптическая разность хода. Условие интерференционных максимумов и минимумов.

Оптическая разность хода- это разность оптических длин путей световых волн, имеющих общие начальную и конечную точки. В кристаллооптике разность хода обозначается R.

R = n ₁ s ₁ − n ₂ s ₂, где s₁ и s₂ - геометрическая длина пути от источников до точки наблюдения; n₁ и n₂ – показатели преломления сред.

Максимумы интерференционной картины от двух колеблющихся в одинаковой фазе источников получаются в тех местах, где разность хода равна целому числу длин волн, или, что то же, четному числу полуволн, а минимумы — в тех местах, где разность хода равна нечетному числу полуволн.

95. Сущность явления дифракции света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос.

Принцип Гюйгенса — Френеля — основной постулат волновой теории, описывающий и объясняющий механизм распространения волн, в частности, световых. Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать, как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

96. Дифракция Френеля на простейших преградах.

Дифракция Френеля — дифракционная картина, которая наблюдается на небольшом расстоянии от препятствия, по условиям, когда основной вклад в интерференционную картину дают границы экрана. Вследствие дифракции свет, проходящий через отверстие, расходится, поэтому область, которая была затемнена по законам геометрической оптики, будет частично освещённой. В области, которая при прямолинейном распространении света была бы освещённой, наблюдаются колебания интенсивности освещения в виде концентрических колец. Дифракционная картина для дифракции Френеля зависит от расстояния между экранами и от расположения источников света. Дифракция Френеля должна учитывать кривизну волнового фронта, для того чтобы правильно учесть относительные фазы интерферирующих волн.

97. Дифракция Фраунгофера на одной щели.

Дифракция Фраунгофера — случай дифракции, при котором дифракционная картина наблюдается на значительном расстоянии от отверстия или преграды. Дифракция Фраунгофера наблюдается тогда, когда число зон Френеля F ≤1, при этом приходящие в точку волны являются практически плоскими. При наблюдении данного вида дифракции изображение объекта не искажается и меняет только размер и положение в пространстве. В противоположность этому, при дифракции Френеля изображение меняет также свою форму и существенно искажается.

98. Дифракционная решетка.

Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность. Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решётки птичьи перья.

Фронт световой волны разбивается штрихами решётки на отдельные пучки когерентного света. Эти пучки претерпевают дифракцию на штрихах и интерферируют друг с другом. Так как для разных длин волн максимумы интерференции оказываются под разными углами (определяемыми разностью хода интерферирующих лучей), то белый свет раскладывается в спектр.

99. Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения.

Тепловое излучение — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии. Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания. При высоких температурах излучаются короткие (видимые и ультрафиолетовые) электромагнитные волны, при низких — преимущественно длинные (инфракрасные). Тепловое излучение — практически единственный вид излучения, который может быть равновесным. Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плот­ность энергетической светимости (излучательности) тела — мощность излучения с еди­ницы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины:

где d — энергия электромагнитного излучения, испускаемого за единицу времени (мощность излучения) с единицы площади поверхности тела в интервале частот от  до  +d . (R_,T) —джоуль на метр в квадрате (Дж/м²).

Зная спектральную плотность энергетической светимости, можно вычислить интег­ральную энергетическую светимость (интегральную излучательность) (ее называют про­сто энергетической светимостью тела), просуммировав по всем частотам:

100. Поглощательные характеристики тела. Абсолютно чёрное тело.

Способность тел поглощать падающее на них излучение характеризуется спект­ральной поглощательной способностью

Поглощающая способность тела — — функция частоты и температуры, показывающая, какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело, поглощается телом в области частот вблизи

где — поток энергии, поглощающейся телом.

— поток энергии, падающий на тело в области вблизи

Абсолютно чёрное тело — физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.

101 коны теплового излучения. Формула Планка.

При тепловом равновесии для каждого тела должно соблюдаться равновесие между количеством испускаемой и поглощаемой им в единицу времени энергии.

Планк предложил, что законы классической физики не применимы к атомным осцилляторам.

Гипотеза Планка (1900г.) атомные осциляры излучают электромагнитную энергию не непрерывно, а определенными порциями – Квантами. Энергия кванта пропорциональна частоте колебаний.

ƹ ₀ =hv=hc/λ h-постоянная Планка

Энергия осциллятора ƹ не может изменятся непрерывно, а принимает лишь определенные дискретные значения, кратные целому числу элементарных порций энергии ƹ ₀

Закон излучения Планка для излучательной способности АЧТ

r ^r _v, T = 2пv² / c² < ƹ> = 2пhv³ /c² * 1/e^hv/(kT) – 1

Формула планка согласуется с экспериментальными данными, содержит в себе частные законы теплового излучения и позволяет вычислить постоянные в законах теплового излучения.

Из формулы Планка можно получить законы Стефана-Больцмана и Вина.

Постоянная Планка: h = 6,63*10^-34 Жд*с

Дата добавления: 2015-07-24