ответы на вопросы по Малюсу 2 вариант. Корпускулярноволновой дуализм
 Скачать 265.66 Kb.
|
|
1. Двойственная природа света, где он проявляет себя как волна или как частица. Двойственная природа света - КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ. Он заключается в том, что любые микрочастицы материи (фотоны, электроны, протоны, атомы и др. ) обладают свойствами и частиц (корпускул) и волн. Свет – диалектическое единство противоположных свойств: он одновременно обладает свойствами непрерывных электромагнитных волн и дискретных фотонов. Свет — это электромагнитные волны в интервале частот  , воспринимаемых человеческим глазом, т. е. длин волн в интервале 380 - 770 нм.При уменьшении длины волны все явственнее проявляются корпускулярные свойства. Волновые свойства коротковолнового излучения проявляются слабо. Видимый свет и ультрафиолет. Это своего рода «переходная область»: в оптике мы можем наблюдать как волновые свойства света, так и корпускулярные. Свету присущи все свойства электромагнитных волн: отражение, преломление, интерференция, дифракция, поляризация. Свет может оказывать давление на вещество, поглощаться средой, вызывать явление фотоэффекта. 2. Волновые свойства света. Свету присущи все свойства электромагнитных волн: отражение, преломление, интерференция, дифракция, поляризация. Интерференция света – перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких световых волн. Дифракция света – огибание электромагнитной волной препятствий соизмеримых с длиной волны. Поляризация света – выделение из пучка естественного света лучей с определенной ориентацией вектора напряженности электрического поля. 3. Преломление света. Изменение направления распространения света в случае его прохождения через границу раздела двух сред называют преломлением света. Закон преломления. Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр, восстановленный в точку падения, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред и равна отношению скоростей света в этих средах.  =  =  Абсолютный показатель преломления среды n – это величина, которая характеризует оптическую плотность среды и равна отношению скорости света С в вакууме к скорости света в данной среде.  Абсолютный показатель преломления зависит от внешних параметров: температуры, плотности, а также от длины волны света, поэтому в таблицах обычно указывают средний показатель преломления для данного диапазона длин волн. Относительный показатель преломления n21 показывает, во сколько раз скорость света V1 в первой среде отличается от скорости света V2 во второй среде. n21 =  Относительный показатель преломления – это наглядная демонстрация того факта, что причина изменения направления света при переходе из одной среды в другую – это разная скорость света в двух средах.  4. Явление поляризации. В свете, испускаемом обычными источниками, имеются колебания, совершающиеся в различных направлениях, перпендикулярных к лучу. В таких световых волнах, исходящих из различных элементарных излучателей (атомов), векторы  имеют различные ориентации, причем все эти ориентации равновероятны, что обусловлено большим числом атомных излучателей. В условиях электромагнитной волны вектора E и B и направлены перпендикулярно друг к другу и находятся в плоскости, которая перпендикулярна направлению распространения волны. Поляризация света - это явление выделения из пучка естественного света лучей с определенной ориентацией электрического вектора. Поляризация света – процесс упорядочения колебаний вектора напряжённости электрического поля световой волны при прохождении света сквозь некоторые вещества (при преломлении) или при отражении светового потока. Поляризованный свет – световые волны, электромагнитные колебания которых распространяются только в одном направлении. Различают три вида поляризации: линейную (плоскостную), круговую и эллиптическую. Поляризацией света называется физическая характеристика оптического излучения, которая описывает поперечную анизотропию световых волн. Иногда поляризацией света называют процесс получения поляризованного света из естественного или частично поляризованного. 5. Преобразование естественной световой волны в поляризованную волну. Способы получения поляризованных волн. Если в световом пучке вектор E имеет составляющие как по оси х, так и по оси у, то в каждый момент времени t эти составляющие складываются. Результирующий вектор, оставаясь постоянным по величине, вращается с частотой , а его конец описывает окружность. В этом случае говорят, что свет имеет круговую поляризацию. Если составляющие вектора E по осям х и у колеблются с одинаковыми частотами, но имеют либо разные амплитуды, либо разность фаз колебаний отличается, то конец электрического вектора будет описывать эллипс и в этом случае говорят об эллиптической поляризации светового пучка. Если при распространении волны вектор E колеблется всѐ время в какой-либо одной плоскости, свет называют линейно поляризованным или плоскополяризованным. Плоскость, проходящая через направление колебаний вектора Е плоскополяризованного света и направление распространения этой волны, называется плоскостью поляризации света. Если конец вектора E при движении волны описывает эллипс, то свет называют эллиптически поляризованным. Если конец вектора E при движении волны описывает окружность, то свет называют циркулярно поляризованным или поляризованным по кругу. Для получения полностью или частично поляризованного света обычно используют одно из трѐх физических явлений: - поляризация при отражении и преломлении света на границе раздела двух диэлектриков, - явление двойного лучепреломления, - линейный дихроизм. Получение поляризованного света. 1. Отражение от диэлектриков. Степень поляризации зависит от угла падения лучей и показателя преломления. При падении на границу двух диэлектриков (например, воздух и стекло) естественного света, отражѐнный и преломлѐнный лучи оказываются частично поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях, причѐм, в отражѐнном луче вектор E совершает колебания преимущественно в плоскости перпендикулярной плоскости падения света, а в преломлѐнном луче, преимущественно в плоскости падения. Плоскостью падения света называется плоскость, проходящая через падающий луч и перпендикуляр, восстановленный в точку падения. 2. Пропускание света сквозь анизотропную среду. Отражение от диэлектриков  Степень поляризации (степень выделения световых волн с определенной ориентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления.Пропускание света сквозь анизотропную среду.  Все прозрачные кристаллы (кроме кристаллов кубической системы, которые оптически изотропны) обладают способностью двойного лучепреломления, т. е. раздваивания каждого падающего на них светового пучка. Если на толстый кристалл исландского шпата направить узкий пучок света, то из кристалла выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу. Даже в том случае, когда первичный пучок падает на кристалл нормально, преломленный пучок разделяется на два, причем один из них является продолжением первичного, а второй отклоняется. Второй из этих лучей получил название необыкновенного (е), а первый - обыкновенного (о). Линейным дихроизмом называется явление, при котором среды, обладающие двойным лучепреломлением, неодинаково поглощают лучи с разными плоскостями поляризации. 6. Поляризация при двойном лучепреломлении. Двойным лучепреломлением называется явление раздвоения падающего на анизотропную среду (например, прозрачный кристалл) светового луча, обусловленное зависимостью скорости распространения света в среде (т.е. показателя преломления среды) от направления колебания вектора E в световой волне. У кристаллов, обладающих двойным лучепреломлением, существует одно (одноосные кристаллы) или два (двуосные кристаллы) направления, в которых раздвоения луча не происходит. Это направление называется оптической осью кристалла. При падении неполяризованной световой волны на одноосный кристалл она расщепляется на два луча со взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации. Один из лучей имеет плоскость поляризации перпендикулярную главному сечению кристалла и подчиняется законам геометрической оптики. Этот луч называют обыкновенным и обозначают о – лучом, а другой луч имеет плоскость поляризации параллельную главному сечению и не подчиняется законам геометрической оптики, поэтому этот луч называют необыкновенным и обозначают е – лучом. Таким образом, при выходе из кристалла оба луча оказываются линейно поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях. Главным сечением кристалла называется плоскость, проходящая через направление падающего светового луча и оптическую ось кристалла. 7. Закон Малюса. Закон Малюса — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла ϕ между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора. I=I0 cos2 ϕ , где I0 — интенсивность падающего на поляризатор света, I — интенсивность света, выходящего из поляризатора.  8. Прохождение света через систему поляризатор-анализатор. Для получения и анализа поляризованного света применяют специальные приборы: поляризаторы и анализаторы. Поляризатором называется устройство для получения поляризованного света. Человеческий глаз не отличает естественный свет от поляризованного, поэтому для анализа поляризации света используют устройство, называемое анализатором. Анализатор - призма Николя, аналогичная поляризатору, пропускает только колебания, совпадающие с его главной плоскостью и позволяющая измерить угол поворота плоскости поляризации φ. Прохождение поляризованного света через систему поляризатор-анализатор описывается законом Малюса. 9. Закон Брюстера. Закон Брюстера — закон оптики, выражающий связь показателей преломления двух диэлектриков с таким углом падения света, при котором свет, отражённый от границы раздела диэлектриков, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. При этом преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, и его поляризация достигает наибольшего значения. Угол падения, при котором отражённый луч полностью поляризован, называется углом Брюстера. При падении под углом Брюстера отражённый и преломлённый лучи взаимно перпендикулярны. Закон Брюстера записывается в виде: tgθBr=n21 , где n21=n2 /n1 — показатель преломления второй среды относительно первой, а θBr — угол падения (угол Брюстера).   |