Закон Малюса

Интенсивность линейно поляризованного света, прошедшего через анализатор, описывается формулой: , где – угол между плоскостью поляризации линейно поляризованного света и направлением пропускания анализатора. Квадрат функции косинуса в формуле присутствует потому, что ~ Е ² и Е = Е ₀∙cos , здесь Е – величина напряженности прошедшей через анализатор световой волны (см. рис. 13).

Некоторые вещества (кварц, сахар, киноварь – твердые, водный раствор сахара, скипидар – жидкости) являются оптически активными, так как поворачивают плоскость поляризации света по мере его распространения в таком веществе. На основе данного факта определяют концентрации данных веществ.

Дисперсия света. Оптические явления в природе: радуга, миражи, гало – см. Тарасов Л. В. Физика в природе: кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1988. – 351 с. (или более позднее издание) – глава 1 Закат Солнца (с. 17-32), глава 2 Мираж (с. 33-44)глава 8 Радуга (с. 115-130), глава 6 (Гало, с. 131-140). Объяснение цветов тел (окраска предметов).

Вещество при взаимодействии со светом:

– отражает свет (металлы, снег),

– преломляет свет (стекло, вода),

– поглощает свет (листья растений, многие другие окрашенные предметы).

Физическая причина взаимодействия вещества со светом состоит в том, что под воздействием ЭМП падающей световой волны заряженные частицы вещества приобретают ускорения, а ускоренно движущиеся заряженные частицы сами начинают излучать ЭМВ. Основную роль во взаимодействии со светом в веществе играют легчайшие заряженные частицы – электроны, которые из-за своей малой массы приобретают значительные ускорения, а, значит, излучают ЭМВ наиболее интенсивно. Наложение падающей на вещество ЭМВолны и ЭМволн, излученных электронами вещества, приводит к отражению и преломлению света. Поглощение света обусловлено резонансным поглощением ЭМВ электронами вещества, в результате чего возникает окраска предметов и происходит нагревание облучаемых светом веществ. Таким образом, взаимодействие света с веществом определяется электронной структурой вещества.

В силу сложного состава белого света различные цвета могут возникать по 2 причинам:

1. Исключение какого-либо цвета (или цветов) из состава белого света при поглощении веществом световых волн с определённой длиной волны. В результате отраженный или преломленный свет приобретает окраску. Например, зеленый цвет листьев растений обусловлен тем, что входящий в их состав хлорофилл поглощает в основном, красные лучи. Все другие лучи, соответствующие другим цветам, лист отражает, но после исключения из его состава красной компоненты, свет воспринимается глазом как зеленый.

2. Разделение цветов в пучке белого света из-за того, что волны с разной частотой (длиной волны) преломляются или рассеиваются веществом по-разному, а также вследствие дифракции или интерференции. Примеры: преломление белого света в призме и получение спектра; при интерференции лучей, отраженных двумя поверхностями тонкой пленки, возникает радужная окраска (мыльных пузырей, крыльев насекомых); из-за того, что волны разной длины по-разному рассеиваются на скоплениях молекул в воздухе, возникает голубой цвет неба. Радуга также объясняется разделением цветов при преломлении света капельками воды, находящимися в воздухе.

Металлы блестят, так как в них с пришедшей ЭМВ взаимодействуют свободные электроны, создающие под действием падающей ЭМВ интенсивные ЭМВолны, которые одновременно гасят в результате интерференции приходящую ЭМВ внутри металла и создают отраженную волну от его поверхности практически той же интенсивности, что и у падающей световой волны.

Однородные диэлектрики прозрачны. В данном случае происходит взаимодействие падающей на поверхность диэлектрика ЭМВ со связанными зарядами в диэлектрике, которые не могут погасить падающую волну, поскольку сами излучают ЭМВ гораздо меньшей интенсивности по сравнению с падающей ЭМВ. Поэтому свет и проникает вглубь диэлектрика (воды, стекла, спирты и т. д). ЭМВ, образующаяся при сложении падающей и излученной связанными зарядами диэлектрика, распространяется в диэлектрике со скоростью меньшей скорости света, т. е. происходит явление преломления. Если диэлектрик не является однородным, а состоит из мелких прозрачных частиц (снег, сахарный песок, соль) или тонких переплетенных волокон (бумага, вата), то в результате многократных отражений от поверхностей частиц или волокон практически весь падающий свет отразится от диэлектрика. Поэтому такой «зернистый» диэлектрик является не прозрачным, а кажется нам белым. Однако если промежутки между прозрачными «зернами» диэлектрика заполнить прозрачным веществом с близким показателем преломления, «белый» диэлектрик сразу же становится прозрачным (промасленная бумага).

Дата добавления: 2015-07-17