АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Свет естественный и поляризованный. Поляроиды

Читайте также:
  1. Виды безработицы и ее показатели. Понятие полной занятости. Закон Оукена. Фактический и естественный уровень безработицы.
  2. Виды и типы безработицы. Полная занятость и естественный уровень безработицы. Формула Оукена.
  3. Вопрос 1. Естественный и поляризованный свет
  4. Вопрос 4. Двойное лучепреломление. Поляроиды
  5. Глава 8. Роды как естественный процесс
  6. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы и поляроиды. Дихроизм.
  7. Естественный закон и цивилизация
  8. Естественный и поляризованный свет
  9. Естественный и поляризованный свет
  10. Естественный и поляризованный свет
  11. Естественный и поляризованный свет
  12. Естественный и поляризованный свет

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА БИОСИСТЕМАМИ.

 

Поляризация света.

Свет естественный и поляризованный. Поляроиды

В поперечной волне колебания (в механической — частиц вещест­ва, а в электромагнитной — векторов напряженности поля) могут про­исходить в любых направлениях, лежащих в плоскости, перпендику­лярной направлению распространения волны.

Если направления колебаний при этом беспорядочно меняются, но амплитуды их во всех направлениях одинаковы (рис.56, а), то такая волна называется естественной. Если колебания происходят только в од­ном постоянном направлении, то такая волна называется линейно поляризованной (слово «линейно» может опускаться).

Если колебания происходят в различных направ­лениях, но в определенных направлениях амплитуды колебаний больше, чем в других (рис.56, б) то такая волна называется частично поляризованной. В естественных условиях могут встречать­ся все виды волн. Искусственную поляриза­цию волны можно осуществить, пропуская ее через особое устройство (зависящее от при­роды волны), называемое поляризатором волны. Для волны на упругом шнуре поляризатором может служить щель между двумя

Рис. 56. параллельными плоскостя­ми (рис. 57). Если в начальной точке шнура возбуждать колебания в различных направле­ниях, то после щели они будут происходить только в плоскости, совпадающей с плоскостью щели. Если щель повернуть на некоторый угол вокруг оси, совпадающей с направлением шнура, то на соответствующий угол повернется и плоскость колебаний, щель поляризует волну в своей плоскости.

Поставим на пути поляризованной волны вторую щель. Если пло­скости щелей совпадают (рис. 57, а), то колебания будут проходить через вторую щель без изменения амплитуды.

Если вторую щель повернуть на некоторый угол α, то соответст­венно изменится и положение плоскости, в которой происходят колеба­ния, причем как мгновенные значения смещения, так и амплитуда А колебаний уменьшатся (рис, 57,6) по cooтношению , где - амплитуда

колебания перед щелью.

 

Рис. 57. Поляризация световой волны.

 

При повороте второй щели на углы от 0 до 900 амплитуда колеба­ний, прошедших через щель, изменяется от максимальной величины до нуля (рис. 57, б). Поэтому, вращая вторую щель вокруг оси, можно определить положение в пространстве плоскости колебания поляризованной волны по изме­нению амплитуды колебаний. В связи с этим вторая щель называется анализатором волны.

При поляризации света вектор Е напряженности электрической составляющей по­ля называют световым вектором волны, а плоскость его колеба­ний — плоскостью колебаний волны.

Можно считать, что в единич­ном акте излучения электрон в атоме испускает плоско поляризованную световую волну, т. е. волну, в которой колебания све­тового вектора происходят в одной плоскости. Поскольку один акт излучении продолжается в течение 10-8 с, при этом образуется группа волн. Затем атом излучает новую группу волн, направление и фаза светового вектора которой не связаны спредыдущей группой.

Световая волна, излучаемая телом в целом, образуется в резуль­тате сложении волн, излучаемых множеством атомов с различной и беспорядочно меняющейся, по времени ориентировкой световых век­торов. Cooтветственно меняется и направление светового вектора ре­зультирующей волны. При этом все направления для светового вектора равноценны, волна является естественной, или неполяризованной. Все естественные источники света излучают неполяризованный свет.

Опыт показывает, что линейная поляризация естественного света, особенно частичная, происходит при его отражении, преломлении и рассеянии. Это связано с тем, что вторичные волны, излучаемые ато­мами вещества под влиянием падающей волны, подобно микро-вибратору, излучают свет по различным направлениям неравномерно. Поэтому при образовании отраженной или преломлен­ной (и особенно рассеянной) волны амплитуды колебаний в ней в опре­деленных направлениях имеют наибольшую, а в других значительно меньшую величину. Таким образом, поляризованный свет — явление весьма распространенное, однако мы этого не замечаем, так как наш глаз не отличает поляризованный свет от естественного. Поэтому все наблюдения, связанные с поляризацией света, производятся с помощью соответствующих приборов.

При устройстве поляризаторов для света обычно используется явление д во йного лучепреломления в кристаллах. Для кристаллов характерна анизотропия, т. е. различие физических свойств, в том числе и оптических, по определенным направлениям в кристалле. Оптическая анизотропия, в частности разница в скорости распространения света, связана с тем, что вынужденные колебания электронов падающей све­товой волной в определенных направлениях возбуждаются легче, чем в других, и тогда скорость распространения результирующей волны кристалла в этих направлениях отличается. Направление, по которому оптические свойства кристалла наиболее отличаются, называют оптической осью кристалла и ориентируют относительно характерных особенностей его геометрической формы. Оптическую ось можно провести через любую точку кристалла. Плоскость, проведенная через падающий луч и оптическую ось, проведенную в точке падения, называется главной плоскостью кристалла.

Рис. 58. Явление двойного лучепреломления.

В связи с оптической анизотропией у определенных кристаллов на­блюдается явление двойного луче-преломления, которое заключается в том, что узкий световой пучок (А Б на рис. 58, а), падающий на поверхность кристалла, разделяется на два пучка {БД и БЕ на рис. 58, а), проходящие сквозь кристалл по несколько различным на­правлениям и по интенсивности каждый равный половине интенсивно­сти падающего пучка. Если сквозь такой кристалл смотреть на предмет, то его контуры будут наблюдаться сдвоенными (рис. 58,6).

С точки зрения принципа Гюйгенса двойное лучепреломление объясняется тем, что в анизотропном кристалле при падении световой волны в каждой точке его поверхности возбуждаются одновременно две элементарные волны (рис. 59.): одна, как обычно, - сферическая, а вторая - эллипсоидальная. В связи с этим в кристалле образуются две
результирующие волны, называемые обыкновенной о и необыкновенной е, имеющие различные фазовые скорости и Рис. 59. двойное лучепреломление.

 

направления распростра­нения в кристалле (на рис. 59: АВ — фронт падающей плоской волны, MN- оптическая ось, относительно которой ориентирована эллипсоидальная элементарная волна, DC - фронт обыкновенной и FC - необыкновенной волны в кристалле).

Обе волны полностью поляризованы, колебания светового вектора необыкновенной волны происходят в главной плоскости кристалла, а обыкновенной - в перпендикулярной плоскости. Одна из этих волн (чаще необыкновенная) и используется в поляризационных приборах в качестве источника поляризованного света (вторая волна гасится).

В прецизионных приборах для этой цели используется так называемая призма Николя, изготовляемая из кристалла кальцита («ис­ландский шпат»).

Существуют двоякопреломляющие кристаллы, ко­торые обладают свойством дихроизма, т. е. различно­го поглощения света в за­висимости от направления плоскости его колебаний. В этих кристаллах обыкно­венные лучи почти пол­ностью поглощаются и свет, прошедший через кристалл, является полностью поля­ризованным. На этом явлении основано устройство поляризационных фильтров, или поляроидов. Они представляют собой прозрачную пленку, которая содержит кристаллы поляризующего свет дихроичного вещества, например герапатипа (сернокислый йодхинин). В процессе изготовления пленки кристаллы ориентируются так, чтобы их оптические оси были параллельны. В результате они дают поляризованный свет с колебаниями в одной определенной плоскости.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)