Класическата схема на експериментите върху интерференция на поляризирана светлина се намалява до наблюдение на смущенията, когато кристалната плоча се прилага между двата поляризатора. Най-добре е да се използва плоска паралелна плоча N, издълбана паралелна на оптичната ос на кристала и вмъкнат стриктно перпендикулярна на паралелен лъч светлина, преминаващ през поляризатора R. и анализатор НО (Фиг. 6.17, а).

P и s. 6.17 А.

P и s. 6.17 Б.

Поляризаторът създава поляризирана вълна, две вълни се образуват в кристалната плоча, чиито фази са коригирани и трептенията са взаимно перпендикулярни. Анализаторът преминава само компонента на всяко колебание върху определена ос и по този начин осигурява възможността за наблюдение на смущенията.

Решаване на Б. общ Задачата на интензивността на светлината, която е преминала през тази система.

Куп монохромна линейно поляризирана светлина, която се създава чрез поляризатор, попада нормално (по оста Оз.) На равнината паралелна плоча на букви от дебелината на букви Д.Изрежете успоредно на оптичната ос. Оси Oy. Ние насочваме по оптичната ос на плочата (фиг. 6.17 b).

В планирането по посока на оста О.Z. Две вълни ще се разпространяват при различни скорости. В една вълна, електрическите колебания лежат в равнината на основната секция (равнина Y.О.Z.), т.е. насочен по оптичната ос. Това е изключителна вълна. В една обикновена вълна се извършват електрически колебания в равнината Х.О.Z., т.е., насочена перпендикулярна на оптичната ос. Посоката на оптичната ос и посоката, перпендикулярна на него, се нарича Главен Указания Плочи. В нашия случай те съвпадат с осите О.Y. и О.Х..

Позволете в падащата поляризирана светлина, посоката на трептенето на светлинния вектор прави ъгъл с посоката на оптичната ос. Ако амплитудата в поляризираната вълна на инциденти е равна на Д.0, тогава амплитудите на колебания на извънредно ( AE.) и обикновен ( А.0) Вълните ще намерят чрез приемане на амплитудната проекция Д.0 на оста О.Y. и О.Х.. Както може да се види от фиг. 6.17, b,

Тъй като тези вълни са разпределени вътре в табелката с различна фазова скорост, изходът между тях се появява фазовата разлика δ . Ако дебелината на плочата Д.тогава

Където λ - дължината на вълната на светлината във вакуум.

Обикновените и необичайни вълни, възникващи от клонова плоча, имат постоянна фаза разлика, т.е. те са последователни. Но тъй като те са поляризирани право помежду си, ефектът от смущенията по време на тяхното суперпозиция не се проявява. Както беше показано, ние получаваме в общия случай елиптично поляризирана вълна. Обикновените и необичайни вълни могат да създадат стабилен модел на смущения, ако колебанията в тях са намалени до една и съща равнина. Това може да се направи чрез поставяне на анализатор след благословия, което съответства на нашия опит.

Изчислете външната картина за случая, когато предавателната равнина на анализатора (ние означаваме Аа.‘ ) перпендикулярно на равнината на осцилациите на светлинния вектор в лъча при изхода от поляризатора (ние означаваме PP.‘ ). За изчисление по-удобно равнина Х.О.Y. Прехвърляне към равнината на шаблона (фиг. 6.18). Светлината се прилага за нас (по оста О.Z.). След преминаване на амплитудата на анализатора на трептенията от извънредно ( НО1) и обикновен ( НО2) Вълните ще станат по-малко.

От фиг. 6.18 Може да се види това.

Вектор амплитудни колебания НО1 I. НО2 са противоположни на посоката, което съответства на появата на допълнителната фаза разлика между тях π . Получаване на фаза разлика.

Общата интензивност на две взаимодействащи кохерентни греди се определя от съотношението:

Използване на формули -, наскоро пренаписване във формата:

Където I.0 ~ Д.02 - интензивността на лъча при изхода на поляризатора Пс., Прекъсваме малък анализ на формулата.

За запис " λ / 4 "заема формула .

При завъртане на плочата интензивността ще се промени от I.Max \u003d. I.0/2 (при \u003d π /4, 3π /4, 5π /4, 7π / 4) до I.Min \u003d 0 (при \u003d 0, π /2, π , 3π / 2). Графична зависимост на интензивността на светлината I. От ъгъла между посоката на осцилация на лекия вектор в лазерния лъч на инцидента и посоката на оптичната ос, представена в полярните координати, се разглежда на фиг. 6.19.

За запис " λ / 2 "Получаваме по подобен начин: .

При завъртане на плочата интензивността ще се промени отново от I.Max \u003d. I.0 (при \u003d π /4, 3π /4, 5π /4, 7π / 4) до I. \u003d 0 (при \u003d 0, π /2, π , 3π / 2). Това е представено на фиг. 6.19 пунктирана линия.

Обърнете внимание, че за всяка табела интензивността на изхода от системата е нула, когато светлинният вектор на инцидент поляризирания лъч съвпада с една от основните посоки в плаката. В тези случаи има само един лъч в записа: или обикновен (при \u003d π /2, 3π / 2) или извънредно (при \u003d 0, π ). Той запазва линейна поляризация на падащия лъч и не преминава през анализатора, тъй като самолетът Аа.‘ и PP.‘ Перпендикулярно.

В този вид експерименти обикновено не се изучава интензивността на светлината, идваща от системата, но се наблюдава промяна в модела на смущенията. За да направите това, е необходимо да осветявате кристалната плоча, поставена между поляризатора и анализатора, не паралелен лъч светлина и да се проектира снимка на обектива на екрана. В предаваната светлина се наблюдават ленти за смущения, съответстващи на постоянната фазова разлика. Тяхната форма зависи от взаимната ориентация на поляризаторите и оста на кристалната плоча. По този начин контролира качеството на оптичните продукти, изработени от кристали. Наблюдението на смущенията, възникващо във всяка табела, поставена между два поляризатори, може да бъде метод за откриване на слаба анизотропия на материала, от който е произведен. Високата чувствителност на тази техника отваря възможността за различни приложения в кристалографията, физиката на високомолекулните съединения и в други области.


Лайт за смущения- Това е появата на съгласувани вълни
- характерни за вълни от всякакъв характер (механичен, електромагнит и др.
Кохерентните вълни са вълни, излъчвани от източници, които имат същата честота и постоянна фаза разлика.
Когато налагате кохерентни вълни във всяка точка на пространството на амплилиране на колебанията (офсет) от тази точка, тя ще зависи от разликата от разстоянията от източници до разглежданата точка. Тази разлика на разстоянията се нарича разлика в курса.
При прилагането на кохерентни вълни са възможни две гранични случая:
Максимално състояние:

Разликата за проследяване е равна на цяло число на дължини на вълните (в противен случай дори половин дължина).


Където

В този случай вълните в разглежданата точка идват със същите фази и се подобряват - амплитудата на трептенията на тази точка е максимална и е равна на амплитудата с две единични части.
Минимално състояние:

Проследяването на вълните е равно на нечетен брой полу-сесинг дължини.

Където

Вълните се разглеждат в разглежданата точка в антифазата и се утаяват.
Амплитудата на трептенията на тази точка е нула.

В резултат на налагането на кохерентни вълни (интерференция на вълната) се образува смущаваща картина.

Дифракция на светлината
- Това е отклонение от светлинни лъчи от права разпространение при преминаване през тесни прорези, малки дупки или с плитки препятствия.
Явлението на дифракцията на светлината доказва, че светлината има вълни.
За да наблюдавате дифракцията, можете:
- пропуснете светлината от източника през много малка дупка или поставете екрана на голямо разстояние от дупката. След това на екрана има сложна картина на ярки и тъмни концентрични пръстени.
- или изпратете светлина върху тънък проводник, след това на екрана ще се наблюдават светли и тъмни ивици, а в случай на бяла светлина, дъждовната лента.

Наблюдение на дифракцията на светлината върху малка дупка.

Обяснение на снимката на екрана:
Френският физик О. Фрейл обясни присъствието на ленти на екрана от факта, че светлите вълни, идващи от различни точки в една точка на екрана, се намесаха един с друг.
GUYGENS Принцип - Френел
Всички вторични източници, разположени на повърхността на фронта на вълната, последователни помежду си.
Амплитудата и фазата на вълната във всяка точка на пространството е резултат от смущенията на вълни, излъчвани от вторични източници.
Принципът на GUIGENS-FRESNEL дава обяснение на явлението на дифракцията:
1. вторични вълни, базирани на точките на една и съща вълна фронт (вълновият фронт е множество точки, към които е достигнал колебанието в момента), съгласуван, защото Всички точки на предния осцилат със същата честота и в една и съща фаза;
2. Вторични вълни, които са съгласувани, препятствия.
Дифракционният феномен налага ограничения върху използването на закони на геометричната оптика:
Законът за линията на светлината, законите за размисъл и пречупване на светлината се изпълняват доста точно само ако размерите на препятствията са много по-големи от дължината на светлинната вълна.
Дифракцията налага лимита за способността за разделяне на оптичните устройства:
- в микроскопа, когато наблюдават много малки елементи, изображението е замъглено
- В телескопа при гледане на звезди, вместо образ на точка, получаваме система от светли и тъмни ленти.
Дифракция
- Това е оптично устройство за измерване на дължината на светлинната вълна.
Дифракционната решетка е комбинация от голям брой много тесни слотове, разделени с непрозрачни пропуски.
Ако върху решетката падне монохромна вълна. Тези слотове (вторични източници) създават кохерентни вълни. Решетката се поставя чрез събиране на лещи, след това - екрана. В резултат на смущенията на светлината от различни мрежи, на екрана се наблюдава система от максимум и минимума.


Движението между вълните от ръбовете на съседните слотове е равно на дължината на сегмента на AU. Ако целият брой дължини на вълните е поставен върху този сегмент, тогава вълните от всички слотове ще се укрепят взаимно. Когато използвате бяла светлина, всички максимални (с изключение на централната) имат цвят на дъгата.


Така че, състоянието на максимума:


където k е поръчката (или номерът) на дифракционния спектър
Колкото повече се нанасят ударите на решетката, като по-далеч един от друг има дифракционни спектри и по-малко ширината на всеки ред на екрана, така че максимумът е видим под формата на отделни линии, т.е. Силата на резолюцията на решетката се увеличава.
Точността на измерването на дължината на вълната е по-голяма, толкова повече инсултите са на единица решетка.
Поляризация на светлината

Поляризация на вълните
Имот на напречни вълни - поляризация.
Поляризирана вълна се нарича такава напречна вълна, при която колебанията на всички частици се срещат в една и съща равнина.
Такава вълна може да бъде получена с помощта на гумен кабел, ако поставите бариера с тънък процеп по пътя си. Разликата ще пропусне само тези колебания, които се случват по него.


Устройство, което излъчва колебания, протичащи в една и съща равнина, се нарича поляризатор.
Устройство, което ви позволява да определите поляризационната равнина (втори слот), се нарича анализатор.
Поляризация на светлината
Опит с тюрмалин - доказателство за светлинни вълни трансверсат.
Транмалиновият кристал е прозрачен, зелен минерал със симетрична ос.
В светлината от обичайния източник има вибрации на напрежение вектори електрическо поле Е и магнитна индукция във всякакви области, перпендикулярни на посоката на разпространение на светлинната вълна. Такава вълна се нарича естествена вълна.


При преминаване през кристала на турмалин, светлината поляризира.
В поляризирана светлина колебанията на напрежението вектор се появяват само в една и съща равнина, която съвпада с оста на симетрията на кристала.

Поляризацията на светлината след преминаването на тумалалин се открива, ако първият кристал (поляризатор) постави втория кристал на тумалалин (анализатор).
Със същите насочени оси на два кристала, светлинният лъч ще премине през двете и само леко отслабване поради частичната абсорбция на светлината с кристали.

Схемата на поляризатора и анализатора стояха зад него:

Ако вторият кристал започне да се върти, т.е. За да изместите положението на оста на симетрията на втория кристален спрямо първия, лъчът постепенно ще изгасне и ще излезе напълно, когато позицията на осите на симетрията на двата кристала ще стане взаимно перпендикулярна.
Изход:
Светлината е напречна вълна.
Използването на поляризирана светлина:
- Гладко регулиране на осветлението с две полароиди
- да утолява отблясъците при фотографиране (отблясъци, потупване, поставяне на вътрешността на светлината и отразяващата повърхност на поляроида)
- да елиминира ослепяването на фаровете на контрасорите.

Смущаващи поляризирани лъчи - феномен, произтичащ от добавянето на съгласувани поляризирани леки трептения (виж Поляризация на светлината).И. стр. l. изучавани в класика. Преживявания О. Френел (А. Френел) и D. F. ARAGO (D. F. ARAGO) (1816). Наив, контрастни смущения. Моделите се наблюдават при добавяне на кохерентни колебания на един вид поляризация (линейни, кръгли, елиптични.) При съвпадащи азимути. Интерференцията никога не се наблюдава, ако вълните се поляризират в взаимно перпендикулярни равнини. При добавяне на две линейно поляризирани взаимно перпендикулярни осцилации, като цяло възниква елиптично поляризирано колебание, чиято интензивност е равна на сумата на интензитетите на първоначалните трептения. I. стр. L. Възможно е да се наблюдава, например, когато минава линейно поляризирана светлина чрез анизотропна среда. Преминаването през такава среда, поляризираното трептене е разделено на две кохерентни елементарни ортогонални трептения, разпространяващи се от разделяне. скорост. След това една от тези колебания се превръща в ортогонална (за да се получат съвпадащи азимути) или изолирани от двата колебания на един вид поляризация с съвпадащи азимути. Схема за наблюдение I. p. L. В паралелни лъчи, дадени на фиг. един, но. Паралелният лъч излиза от поляризатора N 1 линейно поляризиран в посоката Н. 1 Н. 1 (фиг. 1, б). В записа ДА СЕИздълбани от двуакрустирането на едноаксиален кристал успоредно с неговия OPTCH. оси OO. и разположени перпендикулярно на падащите лъчи, се случва разделянето на колебания Н. 1 n 1 към компонентите Д., паралелен оптичен. ос (извънредно) и 0, перпендикулярно оптично. ос (обикновен). За увеличаване на контраста на смущенията. Снимки ъгъл между Н. 1 Н. 1 I. НО 0 Комплект на 45 °, благодарение на амплитудата на трептенията Д. и НО 0 са равни. Индексите за пречупване n e и n 0 за тези два лъча са различни и следователно техните скорости са различни

Фиг. 1. Наблюдение на интерференцията на поляризирани лъчи в паралелни лъчи: А - диаграма; б. - определяне на амплитудите на трептенията, съответстващи на схемата но.

разпределение Б. ДА СЕв резултат на изхода на плочата ДА СЕ между тях има фазова разлика d \u003d (2p / l) (n 0 -N) д)където л. - дебелина на плочата, l е дължината на вълната на падащата светлина. Анализатор Н. 2 от всеки лъч Д. и НО 0 преминава само компоненти с колебания, успоредно на посоката на предаване Н. 2 Н. 2. Ако ch. Кръстовите участъци на поляризатора и анализатора се пресичат ( Н. 1 ^Н. 2 ) след това амплитудите на категориите НО 1 I. НО 2 са равни и разликата в фазата между тях d \u003d d + p. Тези компоненти са последователни и линейно поляризирани в една посока, след това те се намесват. В зависимост от стойността на d на k-l. Раздел на плочата наблюдателят вижда този раздел в тъмен или светлина (D \u003d 2kpl) в монохроматичен. Лека и различно боядисана в бяла светлина (така наречената хроматих. Поляризация). Ако плаката е хетерогенна над дебелината на PLI в индекса на пречупване, тогава местата му със същите тези параметри ще бъдат еднакво еднаква тъмна или еднакво светлина (или еднакво боядисана в бяла светлина). Извивките на същата хроматичност. изохромия. Пример за схемата за наблюдение I. p. L. В конвергиращите луни са показани на фиг. 2. Преместването на плоски поляризирания лъч от лъчи от леща L 1 капки върху плоча, издълбана от едноаксиален кристал перпендикулярен на неговия оптичен. ос. В същото време, лъчите с различен наклон преминават различни пътища в табелата, а обикновените и необичайни лъчи придобиват разликата d \u003d (2p л./ lcosy) (n 0 -n) д)където Y е ъгълът между посоката на разпространението на лъчите и нормалното до повърхността на кристала. Намесата, наблюдавана в този случай. Картината е дадена на фиг. 1 и към чл. Косскопични фигури. Точки, съответстващи на същите фазови разлики d,

Фиг. 2. схема за наблюдение на интерференцията на поляризирани лъчи в конвергиращите лъчи: N1, - поляризатор; N 2, - анализатор, ДА СЕ - плоча с дебелина. л.издълбан от едноосен двустематичен кристал; L 1, L 2 - лещи.

намира се в концентрично. обиколка (тъмна или светлина в зависимост от г). Включени са лъчи ДА СЕ С трептения успоредно на ch. равнина или перпендикулярно на него не са разделени на две съединения и при N2 ^ n 1 няма да бъдат пропуснати от анализатора Н. 2. В тези равнини ще бъде тъмен кръст. Ако Н. 2 || N. 1, кръстът ще бъде лек. I. стр. L. Използвано в

Смущаващи поляризирани лъчи - феномен, произтичащ от добавянето на съгласувани поляризирани леки трептения.

При нормално падане в естествената светлина на ръба на кристалната плоча, успоредно на оптичната ос, обикновените и необичайни лъчи се прилагат да не се разделят, но при различни скорости. Две поляризирани равнини в взаимно перпендикулярни равнини на гредата, между които ще съществуват оптична разлика Удар

или фазова разлика

къде е дебелината на плочата, дължината на светлината във вакуум. Ако поставите поляризатора на пътеките на лъчите, излизат от кристалната плоча, тогава трептенията на двата лъча след преминаване през поляризатора ще лежат в една и съща равнина. Но те няма да се намесват, тъй като не са съгласувани, въпреки че се получават чрез разделяне на светлината от един източник. Обикновените и необикновени лъчи съдържат колебания, принадлежащи към различни вълнения на Tsyugam, излъчвани от отделни атоми. Ако кристалната плоча е да се изпрати плоска поляризирана светлина, тогава трептенията на всяка с цел се разделят между обикновените и необикновени лъчи в същата пропорция, затова изходящите лъчи се оказват съгласувани.

Интерференцията на поляризираните лъчи може да се наблюдава по време на преминаването на линейно поляризирана светлина (получена чрез преминаване на естествена светлина през поляризатора) през кристалната плоча, преминаваща, през която лъчът е разделен на две кохерентни, поляризирани

в взаимно перпендикулярни равнини лъч. Кристалната плоча осигурява съгласуваност на обикновените и необикновени лъчи и създава фазова разлика между тях като съотношение (6.38.9).

За да спазвате модела на смущение на поляризираните лъчи, е необходимо да се завърти равнината на поляризацията на един от лъчите към съвпадение с равнината на поляризацията на друг лъч или да се подчертае компонентите със същата посока на осцилация от двете лъчи. Това се извършва с помощта на поляризатор, който намалява осцилациите на лъчите в една равнина. На екрана ще бъде възможно да се наблюдава картината на смущенията.

Интензивността на полученото колебание, където ъгълът между равнината на поляризатора и оптичната ос на кристалната плоча е ъгълът между равнините на поляризаторите и инттективността и цвета на светлината премина през дължината на вълната. При завъртане на един от поляризаторите цветът на смущенията ще се промени. Ако дебелината на табелата на различни места не е една и съща, тогава екранът се наблюдава пъхка.

Контролни въпроси За самостоятелно подготовка на учениците:

1. Какво е дисперсията на светлината?


2. За какви характеристики можете да различите спектрите, получени с помощта на призма и дифракционна решетка?

3. Какво се нарича естествена светлина? Плоски поляризирани? Частично поляризирана светлина?

4. Формулиране на закона на Brewster.

5. Какво е дължимото на двойната мемпейн в оптично анизотропна униаксиален кристал?

6. Ефектът на KERRA.

Литературни източници:

1. Трофимова, Т.И. Курс на физика: проучвания. Наръчник за университети / T.I. Трофимова. - m.: Academia, 2008.

2. Спалев, i.v. Курс обща физика: проучвания. Наръчник за пупси: в 3 тома / i.v. Sweel. - SPB.: Спецификация. 2005.