Файл: Вихревое электрическое поле электрическое поле, порождаемое переменным магнитным полем.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 53
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
а) и ее условное обозначение (б). Суммарную ширину щели а и промежутка б между щелями называют постоянной или периодом дифракционной решетки:
с = а + б.
Если на решетку падает пучок когерентных волн, то вторичные волны, идущие по всевозможным направлениям, будут интерферировать, формируя дифракционную картину.
Пусть на решетку нормально падает плоскопараллельный пучок когерентных волн Выберем некоторое направление вторичных волн под углом a относительно нормали к решетке. Лучи, идущие от крайних точек двух соседних щелей, имеют разность хода d = А'В'. Такая же разность хода будет для вторичных волн, идущих от соответственно расположенных пар точек соседних щелей. Если эта разность хода кратна целому числу длин волн, то при интерференции возникнут главные максимумы, для которых выполняется условие ÷А'В¢÷= ± kl, или
с sin a = ± kl,
где k = 0,1,2,... — порядок главных максимумов. Они расположены симметрично относительно центрального (k = 0, a = 0). Равенство является основной формулой дифракционной решетки.
Билет 14
Естественный и поляризованный свет.
Естественный свет - оптическое излучение с быстро и беспорядочно изменяющимися направлениями напряжённости эл.-магн. поля, причём все направления колебаний, перпендикулярные к световым лучам, равновероятны.
Поляризованный – свет, в котором направления колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом.
Виды поляризации.
Существует несколько основных видов поляризации: электронная, ионная,
дипольная и миграционная.
электронная поляризация — это смещение электронных орбит относительно положительно заряженного ядра. Данная поляризация происходит во всех атомах любого вещества и, следовательно, во всех диэлектриках, независимо от наличия в них других видов поляризации. Электронная поляризация устанавливается за очень короткое время 10-14-10-15 с после наложения электрического поля, что сравнимо с периодом световых колебаний.
ионная поляризация – представляет смещение друг относительно друга разноименно заряженных ионов в веществах с ионными связями Центры положительных и отрицательных зарядов q ионов ячейки, совпадающие до приложения электрического поля, под действием внешнего поля раздвигаются на некоторое расстояние х в результате смещения разноименно заряженных ионов в противоположных направлениях, вследствие чего элементарная ячейка приобретает индуцированный электрический момент Ри=qx.
Ионная поляризация устанавливается также за малое, но все же большее, чем электронная поляризация время - порядка 10-13-10-14 с.
Ионная поляризация больше у тех веществ, где ионы слабо связаны друг с другом и несут большие электрические заряды, т.е. являются многовалентными.
Дипольная, поляризация характерна для полярных диэлектриков. Сущность этого вида поляризации заключается в повороте в направлении электрического поля молекул, имеющих постоянный электрический момент. Более строго следует трактовать дипольную поляризацию не как поворот полярных молекул под действием внешнего электрического поля, а как внесение этим полем некоторой упорядоченности в положения полярных молекул, непрерывно совершающих хаотические тепловые движения - дипольная поляризация по своей природе связана с тепловыми движениями молекул и на нее существенное влияние оказывает температура.
Миграционная поляризация наблюдается в некоторых диэлектриках, в частности, в неоднородных диэлектриках, особенно с полупроводниковыми включениями. В диэлектриках с полупроводниковыми включениями этот вид поляризации заключается в миграции (перемещении) зарядов в этих включениях до их границ и накоплении зарядов на границах раздела. Процессы установления и снятия миграционной поляризации сравнительно медленны и могут продолжаться секунды, минуты и даже часы, поэтому миграционная поляризация наблюдается лишь на очень низких частотах.
Процессы поляризации определяются, в основном, диэлектрической проницаемостью, которая зависит о температуры, частоты, давления, влажности.
Поляризаторы и анализаторы.
Поляризатор и анализатор – это конструктивные элементы поляризационных микроскопов, которые используются для изучения минералов, кристаллов, волокон и других анизотропных объектов, т. е. объектов, внутри которых световые волны распространяются неравномерно в разных направлениях. Чтобы лучше понять назначение поляризатора и анализатора, обратимся к теории.
Любой свет – это электромагнитная волна, которое свойственно колебательное движение. И он распространяется в соответствии со строгими законами физики и делает это достаточно хаотично. Но однажды ученые обнаружили, что проходя через некоторые среды (объекты), свет начинает себя вести иначе. Его свойства остаются неизменными, а вот направление колебаний становится другим и более упорядоченным. Так было открыто явление поляризации.
Закон Малюса
- закон Малюса
Закон Малюса: Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, прямо пропорциональна произведению интенсивности падающего плоско поляризованного света I0 и квадрату косинуса угла между плоскостью падающего света и плоскостью поляризатора.
Если на поляризатор падает естественный свет, то интенсивность вышедшего из поляризатора света I0 равна половине Iест, и тогда из анализатора выйдет
Степень поляризации
(степень выделения световых волн с определенной ориентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления.
Выражение
P =
называется степенью поляризации. Для плоскополяризованного света Imin=0 и Р=1; для естественного света Imax=Imin и P=0. К эллиптически- поляризованному свету понятие степени поляризации не применимо (у такого света колебания полностью упорядочены, так что
степень поляризации всегда равна 1).
Поляризация при отражении и преломлении света.
При падении светового луча на границу раздела двух изотропных диэлектриков (например, воздуха и стекла) он частично отражается, а частично проникает во вторую среду. При этом оба луча оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают направления вектора Е, перпендикулярные плоскости падения, а в преломленном - параллельные ей. Степень поляризации зависит от угла падения. При некотором угле падения отраженный луч будет поляризован полностью, а степень поляризации преломленного луча будет максимальна
Этот угол называется углом Брюстера (iБ) и определяется условием:
Формулы Френеля.
Угол Брюстера и закон Брюстера
Явление Брюстера — полная линейная поляризация при отражении света от границы двух прозрачных диэлектриков. Возможно только в том случае, когда угол между отраженным и преломленным лучами — π2.
Закон Брюстера: тангенс угла полной поляризации, известного теперь, как угол Брюстера, равен показателю преломления вещества.
tan(α)Бр=n2/n1.
Вращение плоскости поляризации.
При прохождении плоскополяризованного света через некоторые вещества наблюдается вращение плоскости колебаний светового вектора
вращение плоскости поляризации. Вещества, способные поворачивать плоскость поляризации при прохождении через них поляризованного света, называются оптически активными (кварц, киноварь, скипидар, никотин, водные растворы сахара, винной кислоты и др.).
Для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей угол поворота плоскости поляризации
пропорционален пути 
, пройденному в веществе:
, (6.39.1)
где
─ постоянная вращения (удельное вращение),
─ расстояние, пройденное светом в оптически активной среде. Кристаллические вещества сильнее всего вращают плоскость поляризации, когда свет распространяется вдоль оптической оси.
БИЛЕТ 15
Элементарная теория дисперсии
Дисперсия света является результатом взаимодействия электромагнитной волны с заряженными частицами, входящими в состав вещества (электронами). Лоренц показал, что показатель преломления
, а относительная диэлектрическая проницаемость также зависит от частоты (
). Для видимого света частота 1015 Гц. В этом диапазоне частот существует только поляризация электрически упругого смещения. Смещаются в основном валентные электроны.
Групповая скорость
Совокупность волн, мало отличающихся друг от друга по частоте, называется волновым пакетом или группой волн. Точка, в которой амплитуда колебаний группы волн максимальна, называется центром группы волн. Скорость, с которой распространяется максимум колебательного процесса (скорость центра группы волн), называется групповой скоростью. Групповая скорость – скорость передачи энергии группой волн.
В зависимости от частоты колебаний может меняться и скорость распространения волны. Зависимость скорости распространения волны от частоты колебаний частиц среды называется дисперсией.
Волновое число k равно:
Взаимодействие излучения с веществом.
Под взаимодействием излучений с веществом здесь понимаются лишь первичные элементарные акты взаимодействия частиц ионизирующего излучения с веществом, которые происходят под действием кулоновских, электромагнитных и ядерных сил. В данном разделе мы ограничимся рассмотрением взаимодействия с веществом заряженных частиц (в основном, электронов), фотонов и нейтронов.
Поглощение света.
Световая волна несет энергию электромагнитного поля. При прохождении света через вещество происходит потеря энергии из-за превращения ее в различные формы внутренней энергии вещества или энергию вторичного излучения, которое может отличаться от первичного спектральным составом и направлением распространения. Поглощение света может приводить к нагреванию вещества или возбуждению атомов и молекул, к фотохимическим процессам и т. д.
с = а + б.
Если на решетку падает пучок когерентных волн, то вторичные волны, идущие по всевозможным направлениям, будут интерферировать, формируя дифракционную картину.
Пусть на решетку нормально падает плоскопараллельный пучок когерентных волн Выберем некоторое направление вторичных волн под углом a относительно нормали к решетке. Лучи, идущие от крайних точек двух соседних щелей, имеют разность хода d = А'В'. Такая же разность хода будет для вторичных волн, идущих от соответственно расположенных пар точек соседних щелей. Если эта разность хода кратна целому числу длин волн, то при интерференции возникнут главные максимумы, для которых выполняется условие ÷А'В¢÷= ± kl, или
с sin a = ± kl,
где k = 0,1,2,... — порядок главных максимумов. Они расположены симметрично относительно центрального (k = 0, a = 0). Равенство является основной формулой дифракционной решетки.
Билет 14
Естественный и поляризованный свет.
Естественный свет - оптическое излучение с быстро и беспорядочно изменяющимися направлениями напряжённости эл.-магн. поля, причём все направления колебаний, перпендикулярные к световым лучам, равновероятны.
Поляризованный – свет, в котором направления колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом.
Виды поляризации.
Существует несколько основных видов поляризации: электронная, ионная,
дипольная и миграционная.
электронная поляризация — это смещение электронных орбит относительно положительно заряженного ядра. Данная поляризация происходит во всех атомах любого вещества и, следовательно, во всех диэлектриках, независимо от наличия в них других видов поляризации. Электронная поляризация устанавливается за очень короткое время 10-14-10-15 с после наложения электрического поля, что сравнимо с периодом световых колебаний.
ионная поляризация – представляет смещение друг относительно друга разноименно заряженных ионов в веществах с ионными связями Центры положительных и отрицательных зарядов q ионов ячейки, совпадающие до приложения электрического поля, под действием внешнего поля раздвигаются на некоторое расстояние х в результате смещения разноименно заряженных ионов в противоположных направлениях, вследствие чего элементарная ячейка приобретает индуцированный электрический момент Ри=qx.
Ионная поляризация устанавливается также за малое, но все же большее, чем электронная поляризация время - порядка 10-13-10-14 с.
Ионная поляризация больше у тех веществ, где ионы слабо связаны друг с другом и несут большие электрические заряды, т.е. являются многовалентными.
Дипольная, поляризация характерна для полярных диэлектриков. Сущность этого вида поляризации заключается в повороте в направлении электрического поля молекул, имеющих постоянный электрический момент. Более строго следует трактовать дипольную поляризацию не как поворот полярных молекул под действием внешнего электрического поля, а как внесение этим полем некоторой упорядоченности в положения полярных молекул, непрерывно совершающих хаотические тепловые движения - дипольная поляризация по своей природе связана с тепловыми движениями молекул и на нее существенное влияние оказывает температура.
Миграционная поляризация наблюдается в некоторых диэлектриках, в частности, в неоднородных диэлектриках, особенно с полупроводниковыми включениями. В диэлектриках с полупроводниковыми включениями этот вид поляризации заключается в миграции (перемещении) зарядов в этих включениях до их границ и накоплении зарядов на границах раздела. Процессы установления и снятия миграционной поляризации сравнительно медленны и могут продолжаться секунды, минуты и даже часы, поэтому миграционная поляризация наблюдается лишь на очень низких частотах.
Процессы поляризации определяются, в основном, диэлектрической проницаемостью, которая зависит о температуры, частоты, давления, влажности.
Поляризаторы и анализаторы.
Поляризатор и анализатор – это конструктивные элементы поляризационных микроскопов, которые используются для изучения минералов, кристаллов, волокон и других анизотропных объектов, т. е. объектов, внутри которых световые волны распространяются неравномерно в разных направлениях. Чтобы лучше понять назначение поляризатора и анализатора, обратимся к теории.
Любой свет – это электромагнитная волна, которое свойственно колебательное движение. И он распространяется в соответствии со строгими законами физики и делает это достаточно хаотично. Но однажды ученые обнаружили, что проходя через некоторые среды (объекты), свет начинает себя вести иначе. Его свойства остаются неизменными, а вот направление колебаний становится другим и более упорядоченным. Так было открыто явление поляризации.
Закон Малюса
- закон МалюсаЗакон Малюса: Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, прямо пропорциональна произведению интенсивности падающего плоско поляризованного света I0 и квадрату косинуса угла между плоскостью падающего света и плоскостью поляризатора.
Если на поляризатор падает естественный свет, то интенсивность вышедшего из поляризатора света I0 равна половине Iест, и тогда из анализатора выйдет
Степень поляризации
(степень выделения световых волн с определенной ориентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления.
Выражение
P =
называется степенью поляризации. Для плоскополяризованного света Imin=0 и Р=1; для естественного света Imax=Imin и P=0. К эллиптически- поляризованному свету понятие степени поляризации не применимо (у такого света колебания полностью упорядочены, так что
степень поляризации всегда равна 1).
Поляризация при отражении и преломлении света.
При падении светового луча на границу раздела двух изотропных диэлектриков (например, воздуха и стекла) он частично отражается, а частично проникает во вторую среду. При этом оба луча оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают направления вектора Е, перпендикулярные плоскости падения, а в преломленном - параллельные ей. Степень поляризации зависит от угла падения. При некотором угле падения отраженный луч будет поляризован полностью, а степень поляризации преломленного луча будет максимальна
Этот угол называется углом Брюстера (iБ) и определяется условием:
Формулы Френеля.
Угол Брюстера и закон Брюстера
Явление Брюстера — полная линейная поляризация при отражении света от границы двух прозрачных диэлектриков. Возможно только в том случае, когда угол между отраженным и преломленным лучами — π2.
Закон Брюстера: тангенс угла полной поляризации, известного теперь, как угол Брюстера, равен показателю преломления вещества.
tan(α)Бр=n2/n1.
Вращение плоскости поляризации.
При прохождении плоскополяризованного света через некоторые вещества наблюдается вращение плоскости колебаний светового вектора
вращение плоскости поляризации. Вещества, способные поворачивать плоскость поляризации при прохождении через них поляризованного света, называются оптически активными (кварц, киноварь, скипидар, никотин, водные растворы сахара, винной кислоты и др.).
Для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей угол поворота плоскости поляризации
пропорционален пути , пройденному в веществе: , (6.39.1)где
─ постоянная вращения (удельное вращение),
─ расстояние, пройденное светом в оптически активной среде. Кристаллические вещества сильнее всего вращают плоскость поляризации, когда свет распространяется вдоль оптической оси.БИЛЕТ 15
Элементарная теория дисперсии
Дисперсия света является результатом взаимодействия электромагнитной волны с заряженными частицами, входящими в состав вещества (электронами). Лоренц показал, что показатель преломления
, а относительная диэлектрическая проницаемость также зависит от частоты ( ). Для видимого света частота 1015 Гц. В этом диапазоне частот существует только поляризация электрически упругого смещения. Смещаются в основном валентные электроны.Групповая скорость
Совокупность волн, мало отличающихся друг от друга по частоте, называется волновым пакетом или группой волн. Точка, в которой амплитуда колебаний группы волн максимальна, называется центром группы волн. Скорость, с которой распространяется максимум колебательного процесса (скорость центра группы волн), называется групповой скоростью. Групповая скорость – скорость передачи энергии группой волн.
В зависимости от частоты колебаний может меняться и скорость распространения волны. Зависимость скорости распространения волны от частоты колебаний частиц среды называется дисперсией.
Волновое число k равно:
Взаимодействие излучения с веществом.
Под взаимодействием излучений с веществом здесь понимаются лишь первичные элементарные акты взаимодействия частиц ионизирующего излучения с веществом, которые происходят под действием кулоновских, электромагнитных и ядерных сил. В данном разделе мы ограничимся рассмотрением взаимодействия с веществом заряженных частиц (в основном, электронов), фотонов и нейтронов.
Поглощение света.
Световая волна несет энергию электромагнитного поля. При прохождении света через вещество происходит потеря энергии из-за превращения ее в различные формы внутренней энергии вещества или энергию вторичного излучения, которое может отличаться от первичного спектральным составом и направлением распространения. Поглощение света может приводить к нагреванию вещества или возбуждению атомов и молекул, к фотохимическим процессам и т. д.