Главная страница
Навигация по странице:

  • 14.Интерференционный опыт Юнга. Ширина интерференции полосы. Опыт Юнга(

  • Ширина полосы интерференции

  • Интерференция в тонких пленках

  • Использование интерференции

  • 15.Интерференция в тонких пленках.полосы равного наклона.Условия максимумов интерференции.Просветление оптики

  • Шпаргалка К Экзамену По Физике Оптике Для Дневников (Уруцкоев Л. И.). Шпаргалка К Экзамену По Физике Оптике Для Дневников (Уруцкоев Л.. А 12. Эффект Керра. Вращение плоскости поляризации


    Скачать 159.68 Kb.
    НазваниеА 12. Эффект Керра. Вращение плоскости поляризации
    АнкорШпаргалка К Экзамену По Физике Оптике Для Дневников (Уруцкоев Л. И.).docx
    Дата20.02.2018
    Размер159.68 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаШпаргалка К Экзамену По Физике Оптике Для Дневников (Уруцкоев Л..docx
    ТипДокументы
    #26058
    КатегорияФизика
    страница1 из 5
      1   2   3   4   5


    А

    12.Эффект Керра. Вращение плоскости поляризации.

    Установка для наблюдения эффекта керра состоит из поляризатора Р и анализатора А. Между ними находится конденсатор К, пространство между ними заполняется жидким диэлектриком(нитробензолом). Поляризатор и анализатор скрещены (угол между их оптическими осями равен пи/2) и свет через анализатор не проходит. Если к конденсатору приложить напряжение, то диэлектрик становится анизотропным, и в нем возникает двойное лучеприломление. В поле зрения анализатора будет наблюдаться интерференция поляризованных лучей. Разность хода обыкновенных и необыкновенных лучей, поляризованных соответственно поперек и вдоль поля, выраженных в длинах волн, равна ∆=BLE2, где В -постоянная Керра, L-длина пути луча в веществе, Е- напряженность электрического поля. В каждой молекуле диэлектрической жидкости содержатся анизотропные оптические свойства, но т.к. молекулы движутся хаотически, то в целом жидкость изотропна. В электрическом поле молекулы приобретают определенную ориентацию, и жидкость становится анизотропным телом. Ориентацию молекул в диэлектрическом теле нарушает тепловое движение, поэтому с увеличением температуры постоянная Керра В уменьшается. Вращение плоскости поляризации. Оптически активными называют вещества, которые при прохождении через них поляризованного света, поворачивают плоскость поляризации луча.Вращение плоскости может быть вызвано:

    Оптически активные вещества делятся на:

    • Оптически активные в любом агрегатном состоянии (сахар), оптическая активность обусловлена ассиметричным строением молекул

    • Вещества, которые обладаю оптической активностью только в кристаллическом состоянии (кварц), оптическая активность обусловлена ассиметричным строением решетки кристалла.

    Для раствора выполняется закон: Угол поворота плоскости поляризации Φ линейно зависит от толщины слоя раствора l и концентрации активного вещества с: Φ=[а]lс. Коэффициент [a]- удельная оптическая активность, зависит от рода вещества, давления, температуры, типа растворителя и длины волны света. Поворот плоскости поляризации происходит либо по часовой стрелке (ф>0), либо против нее, если смотреть навстречу ходу лучей света. оптически активные вещества: - правовращающие(положительно вращающие) и -левовращающие(отрицательно вращающие).Эффект Фарадея: Оптически неактивные вещества под действием магнитного поля могут приобрести анизотропные свойства и стать оптически активными. Оптическая активность обнаруживается, если поляризованные лучи света идут в направлении поля. Эффект наблюдается при прохождении поляризованного света через стекло, бензол, воду, спирт, если параллельно лучу создано магнитное поле. Угол поворота плоскости поляризации равен ф=КlВ, где К –постоянная, зависящая от свойств вещества, длины волны и температуры, l- длина пути луча в веществе, В-индукция однородного магнитного поля.

    14.Интерференционный опыт Юнга. Ширина интерференции полосы.

    Опыт Юнга(1802 г.) - это эксперимент по разделению света на 2 пучка и наблюдение интерференции. В опыте Юнга свет от источника, в качестве которого служила узкая щель S, падал на экран с двумя близко расположенными щелями S1 и S2. Проходя через каждую из щелей, световой пучок уширялся вследствие дифракции, поэтому на белом экране Э световые пучки, прошедшие через щели S1 и S2, перекрывались. В области перекрытия световых пучков наблюдалась интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос. Юнг был первым, кто понял, что нельзя наблюдать интерференцию при сложении волн от двух независимых источников. Поэтому в его опыте щели S1 и S2, которые можно рассматривать в соответствии с принципом Гюйгенса как источники вторичных волн, освещались светом одного источника S. При симметричном расположении щелей вторичные волны, испускаемые источниками S1 и S2, находятся в фазе, но эти волны проходят до точки наблюдения P разные расстояния r1 и r2. Следовательно, фазы колебаний, создаваемых волнами от источников S1 и S2 в точке P, вообще говоря, различны. Таким образом, задача об интерференции волн сводится к задаче о сложении колебаний одной и той же частоты, но с разными фазами. Утверждение о том, что волны от источников S1 и S2 распространяются независимо друг от друга, а в точке наблюдения они просто складываются, является опытным фактом и носит название принципа суперпозиции.

    Влияние ширины полосы

    Интерференции появляются на экране, когда ширина полосы близка к длине волны излучаемого монохроматического света. Когда ширина полосы увеличивается, освещенность экрана уменьшается и интерференции исчезают.

     Ширина полосы интерференции 

    16. Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины. Кольца ньютона.

    полосы равной толщины, которые


    получаются при отражении света от тонких пленок. Пусть на пленку, разрез которой показан на рис., падают параллельные лучи света. Выберем два луча 1 и 2, которые до линии АВ доходят в одной фазе. Далее их пути разделяются: первый луч идет по пути АD + DC, тогда как второй - по пути ВС. Если толщина пленки в точке D FD = d, то из АDF


    F

    C




    Интерференция в тонких пленках
    можно найти, что AD = d / cos, а AF = d tg  .Из  АВС нетрудно убедиться, что ВАС =  ( -угол падения лучей, который связан с уг-
    лом преломления  известным законом:sin = n sin ). Тогда ВС= АС sin  = 2d tg  sin . Пусть лучи имеют одну частоту (монохроматический свет). Разность хода  лучей 1 и 2 до точки встречи равна 2АD - BC , но кроме этого необходимо учесть еще два фактора: во-первых, скорость света в пленке v = c/n , поэтому в выражении для  надо учитывать так называемую оптическую длину пути, которая равна геометрической, умноженной на показатель преломления вещества пленки, а во-вторых, к указанной разности хода надо добавить /2 ( - длина волны падающего света) из-за условий отражения света на нижней границе пленки (отражение от менее плотной среды).

    Поэтому для разности хода получается следующее выражение: = 2d tg  sin  + = 2 d n cos  + .

    Если эта разность хода окажется равной четному количеству полуволн, то в точке встречи будет наблюдаться максимум освещенности, а если нечетному количеству , то минимум. Как видно из ф-лы (7-4), величина  может изменяться от толщины пленки, поэтому для всех точек с одинаковой толщиной условия максимумов и минимумов будут одинаковы, и линии, соединяющие точки, для которых толщина пленки одна и та же, называются линиями( полосами) равной толщины.

    Если на пленку падает не монохроматический, а белый свет, то для каждого цвета будут свои условия максимумов и минимумов, и на поверхности пленки будут видны цветные полосы (вспомните цветные пятна бензина и масла на поверхности луж).

    Ньютона кольца, интерференционные полосы равной толщины в форме колец, расположенные концентрически вокруг точки касания двух поверхностей (двух сфер, плоскости и сферы и т.д.). Впервые описаны в 1675 И. НьютономИнтерференция света происходит в тонком зазоре (обычно воздушном), разделяющем соприкасающиеся тела; этот зазор играет роль тонкой плёнки, см. Оптика тонких слоев. Н. к. наблюдаются и в проходящем и — более отчётливо — в отражённом свете. При освещении монохроматическим светом длины волны Л, Н. к. представляют собой чередующиеся тёмные и светлые полосы. Светлые возникают в местах, где зазор вносит разность ходамежду прямым и дважды отражённым лучом (в проходящем свете) или между лучами, отражёнными от обеих соприкасающихся поверхностей (в отражённом свете), равную целому числу l. Тёмные кольца образуются там, где разность хода лучей равна целому нечётному числу l/2. Разность хода определяется оптической длиной пути луча в зазоре и изменением фазы световой волны при отражении (см. Отражение света). Так, при отражении от границы воздух — стекло фаза меняется на p, а при отражении от границы стекло — воздух остаётся неизменной. Поэтому в случае двух стеклянных поверхностей т-е тёмное Н. к. в отражённом свете соответствует разности ходаml (т. е. толщине зазора dm = ml/2), где — целое число. При касании сферы и плоскости (рис. 1rm = (mlR)1/2. По теореме Пифагора, для треугольников с катетами rп и rR2 = (R — lm/2)2 + rn2 и R2 = (— lm/2)2 + r2m, откуда следует — в пренебрежении очень малыми членами (ml/2)2 и (nl/2)2 и др.— часто используемая формула для Н. к.: R = (rn2 — r2m)/l(n — m). Эти соотношения позволяют с хорошей точностью определять l по измеренным rm и rп либо, если l известна, измерять радиусы поверхностей линз (рис. 2). Н. к. используются также для контроля правильности формы сферических и плоских поверхностей (рис. 3). При освещении немонохроматическим (например, белым) светом Н. к. становятся цветными, причём чередование цветов в них существенно отличается от обычного радужного из-за переналожения систем колец, соответствующих разным т. Наиболее отчётливо Н. к. наблюдаются при использовании сферических поверхностей малых радиусов кривизны (толщина зазора мала на большем расстоянии от точки касания).

    Пусть монохромный луч падает на плоскопараллельную пленку толщиной d. Результат интерференции в отраженном от пленке свете (r — угол преломления, n — показатель преломления пленки): — максимум, — минимум.

    Радиус темных колец: . R — радиус сферы линзы.

    Использование интерференции…Использование интерференции в технике. Для уменьшения световых потерь в оптических приборах все стеклянные детали, через которые проходит свет, покрывают пленкой, показатель преломления которой меньше показателя преломления стекла. Толщина пленки равна четверти длины волны.Другим применением явления интерференции является получение хорошо отражающих покрытий. В этом случае используют тонкую пленку толщиной l/4 из материала, коэффициент преломления которого n2 больше коэффициента преломления n3. В этом случае отражение от передней границы происходит с потерей полволны, так как n1 < n2, а отражение от задней границы происходит без потери полволны (n2 > n3). В результате разность хода d = l/4+l/4+l/2=l и отраженные волны усиливают друг друга. И. с. широко используется при спектральном анализе для точного измерения расстояний и углов, в задачах контроля качества поверхностей, для создания светофильтров, зеркал, просветляющих покрытий и др.; на явлениях И. с. основана голография. Важный случай И. с. - интерференция поляризованных лучей.

     15.Интерференция в тонких пленках.полосы равного наклона.Условия максимумов интерференции.Просветление оптики.

    полосы равной толщины, которые получаются при отражении света от тонких пленок. Пусть на пленку, разрез которой показан на рис., падают параллельные лучи света. Выберем два луча 1 и 2, которые до линии АВ доходят в одной фазе. Далее их пути разделяются: первый луч идет по пути АD + DC, тогда как второй - по пути ВС. Если толщина пленки в точке D FD = d, то из АDF

    можно найти, что AD = d / cos, а AF = d tg  .Из  АВС нетрудно убедиться, что ВАС =  ( -угол падения лучей, который связан с уг-
    лом преломления  известным законом: sin = n sin ). Тогда ВС= АС sin  = 2d tg  sin . Пусть лучи имеют одну частоту (монохроматический свет). Разность хода  лучей 1 и 2 до точки встречи равна 2АD - BC , но кроме этого необходимо учесть еще два фактора: во-первых, скорость света в пленке v = c/n , поэтому в выражении для  надо учитывать так называемую оптическую длину пути, которая равна геометрической, умноженной на показатель преломления вещества пленки, а во-вторых, к указанной разности хода надо добавить /2 ( - длина волны падающего света) из-за условий отражения света на нижней границе пленки (отражение от менее плотной среды).

    Поэтому для разности хода получается следующее выражение:

    = 2d tg  sin  + = 2 d n cos  + .

    Если эта разность хода окажется равной четному количеству полуволн, то в точке встречи будет наблюдаться максимум освещенности, а если нечетному количеству , то минимум.

    Полосы равного наклона: ПОЛОСЫ РАВНОГО НАКЛОНА- чередующиеся тёмные и светлые полосы (интерференционные полосы), возникающие при падении света на плоскопараллельную пластину в результате интерференции лучей, отражённых от верхней и нижней её поверхностей и выходящих параллельно друг другу. Монохроматич. свет с длиной волныот точечного источника S(рис.), находящегося в среде с показателем преломления п,падает на пластину толщиной hи с показателем преломленияпри отражении луча SAот верхней и нижней граней образуются параллельные лучи ADиСЕ.Оптич. разность хода между такими лучами а соответствующая разность фаз С учётом сдвига фаз на  при отражениит. е.


    при постоянстве hи λ разность фаз δ определяется наклоном лучей относительно пластины: при равном наклоне p разность фаз постоянна. Чтобы лучи ADи СЕинтерферировали, необходимо их совмещение, что достигается для параллельных лучей в бесконечности. Наблюдаются они при аккомодации глаз на бесконечность или с помощью линзы, в фокусе к-рой помещают экран. Разность фаз δ не связана с положением источника света: лучи, испущенные соседней точкой источника и отражённые под тем же углом θ будут иметь ту же разность фаз, а при проецировании на экран попадут в ту же точку.

    П. о. — результат интерференции света, отражаемого от передних и задних границ просветляющих плёнок; она приводит к взаимному "гашению" отражённых световых волн и, следовательно, к усилению интенсивности проходящего света. При углах падения, близких к нормальному, эффект П. о. максимален, если толщина тонкой плёнки равна нечётному числу четвертей длины световой волны в материале плёнки, а преломления показатель (ПП) плёнки удовлетворяет равенству n22 = n1n3, где n1 и n3 — ПП сред, граничащих с плёнкой (часто первой средой является воздух). Отражённый свет ослабляется тем сильнее, чем больше разность n3— n2; если же и n2 > n3, то интерференция отражённых от границ плёнки лучей, напротив, усилит интенсивность отражённого света (рис. 2).

    Изменяя толщину просветляющей плёнки, можно сместить минимум отражения в различные участки спектра. Покрытия с минимальным отражением в жёлтой области (l= 555 нм, область наибольшей чувствительности человеческого глаза) наносят на объективы, применяемые в черно-белой фотографии; в отражённом свете их поверхности имеют пурпурный оттенок (т. н. голубая оптика). В просветлённых объективах для цветной фотографии отражение минимально в голубой области спектра; оттенок их поверхностей — янтарный.

    Для деталей из стекла с низким ПП П. о. однослойными плёнками недостаточно эффективно. Применение двухслойных просветляющих плёнок позволяет почти полностью устранить отражение света от поверхности детали-подложки независимо от её ПП, но лишь в узкой области спектра. Трёхслойные просветляющие плёнки дают возможность получить равномерно низкое (

    0,5%) отражение в широкой спектральной области, например во всём видимом диапазоне (рис. 3). Двух- и трёхслойные покрытия используют для П. о., работающей в ультрафиолетовой области, где из-за низкого значения n3однослойные покрытия малоэффективны. Теоретически наилучшее П. о. в широкой области спектра может быть достигнуто с помощью неоднородных просветляющих плёнок, значение ПП которых плавно меняется от nподложки до nокружающей среды.
      1   2   3   4   5
    написать администратору сайта