Естественный и поляризованный свет.
Естественный и поляризованный свет.
Следствием теории Максвелла является поперечность световых волн: векторы напряженностей электрического Е и магнитного Н полей волны взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости v распространения волны (перпендикулярно лучу). Поэтому для описания закономерностей поляризации света достаточно знать поведение лишь одного из векторов. Обычно все рассуждения ведутся относительно светового вектора – вектора напряженности Е электрического поля.
Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы же излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными равновероятными колебаниями светового вектора.
В данном случае равномерное распределение векторов Еобъясняется большим числом атомарных излучателей, а равенство амплитудных значений векторов Е– одинаковой (в среднем) интенсивностью излучения каждого из атомов. Светсо всевозможными равновероятными ориентациями вектора Е(и, следовательно, Н) называется естественным.
Свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, называются поляризованным.Так, если в результате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное (но не исключительное!) направление колебаний вектора Е,то имеем дело с частично поляризованным светом.
|
|
|
Свет,в котором вектор Е(и, следовательно, Н) колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу, называется плоскополяризованным (линейно поляризованным).
Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направление распространения этой волны, называется плоскостью поляризации.Плоскополяризованный свет является предельным случаем эллиптически поляризованного света – света, для которого вектор Е(вектор Н) изменяется со временем так, что его конец описывает эллипс, лежащий в плоскости, перпендикулярной лучу. Если эллипс поляризации вырождается в прямую, то имеем дело с рассмотренным выше плоскополяризованным светом, если в окружность, то имеем дело с циркулярно поляризованным (поляризованным по кругу) светом.
Степенью поляризацииназывается величин 
где 
и 
- соответственно максимальная и минимальная интенсивность частично поляризованного света, пропускаемого анализатором. Для естественного света 
и P=0, для плоскополяризованного 
и P=1.
Закон Малюса
Закон Малюса.
Естественный свет можно преобразовать в плоскополяризованный, используя так называемое поляризаторы, пропускающие колебания только определенного направления. В качестве поляризаторов могут быть использованы среды, анизотропные в отношении колебаний вектора Е, например кристаллы. Из природных кристаллов, давно используемых в качестве поляризатора, следует отметить турмалин.
|
|
|
Рассмотрим классические опыты с турмалином. Направим естественный свет перпендикулярно пластинке турмалина 
, вырезанной параллельно так называемым оптической оси 
. Вращая кристалл вокруг направления луча, никаких изменений интенсивности прошедшего через турмалин света не наблюдаем. Если на пути луча поставить вторую пластинку турмалина 
и вращать ее вокруг направления луча, то интенсивность света прошедшего через пластинки, меняется в зависимости от угла 
между оптическими осями кристаллов по закону Малюса: 
где 
и 
– соответственно интенсивности света, падающего на второй кристалл и вышедшего из него. Следовательно, интенсивность прошедшего через пластинки света изменяется от минимума (полное гашение света) при 
(оптические оси пластинок перпендикулярны) до максимума при 
(оптические оси пластинок параллельны).
Двойное лучепреломление.
|
|
|
Двойное лучепреломление
Все прозрачные кристаллы (кроме кристаллов кубической системы, которые оптически изотропны) обладают способностью двойного лучепреломления, т. е. раздваивания каждого падающего на них светового пучка. Это явление, в 1669 г. впервые обнаруженное датским ученым Э. Бартолином для исландского шпата, объясняется особенностями распространения света в анизотропных средах и непосредственно вытекает из уравнений Максвелла.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).
Тепловое излучение
Закон Кирхгофа.
Закон Стефана-Больцмана.
Закон Стефана - Больцмана: энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры, т.е. 
,
|
|
|
где s = 5,670×10-8 Вт/(м2×К4) - постоянная Стефана - Больцмана.
В теории теплового излучения рассматривается и серое тело. Серое тело - это тело, коэффициент поглощения которого меньше 1 и не зависит от длины волны излучения и абсолютной температуры Т. Для серого тела 
,где
a < 1 - коэффициент поглощения (поглощательность).Для реального тела энергетическая светимость определяется так: 
,где D - некоторый размерный коэффициент, характеризующий тело; n - показатель степени при абсолютной температуре, отличающийся для реальных тел от 4.
Закон смещения Вина
Закон смещения Вина: длина световой волны lmax, соответствующая максимальному значению излучательности, обратно пропорциональна абсолютной температуре: 
где b = 2,8978 ×10-3 м×К (постоянная Вина).
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 339; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!