Естественный и поляризационный свет. Виды поляризации. Двойное лучепреломление. Поляризация при отражении и преломлении света. Закон брюстера.

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов.

- уравнение световой волны.

Свет, у которого направление колебания спектра Е упорядочены каким-либо образом наз. поляризованным.

Поляризацией света наз. выделение линейно поляризованного света из естественного. Если колебания Е происходят только в одной плоскости, то свет наз.плоско(линейно) поляризованным. Если упорядоченность колебаний вектора Е заключается в том, что вектор Е поворачивается вокруг луча, то такой свет наз. элептическиполяризованым. Если колебания вектора Е описывает окр-ть свет наз. поляризованым по кругу.

Допустим мы имеем 2 взаимно-перпендикулярных электр. колебания, они совершаются с одинаковой частотой w вдоль оси Ох и Оу.

 

x

y

E

ϕ

 

 

= (2)

(3),

(4)

Если δ претерпевает изменения по времени, то угол ϕ, т.е направление результирующего вектора Е тоже меняется. Т.о. в этих условиях свет можно представить как наложение 2 некогерентных электр. волн, поляриз-ых во взаимноперпенд-ых. плоскостях, имеющих одинаковую интенсивность.

Допустим волны когерентны т.е δ=сonst.

1) δ=0,π; (5) 2) δ=± , (6)

x

y

A

ϕ

 

 

; (7)

; (8)

I~

I= -- закон Малюса изменения интенсивности поляриз.света, I₀ и I — соответственно интенсивности света, падающего на второй кристалл и вышедшего из него.

(10)- степень поляризации, при

При , I_max, и I_min — соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором.

Если через кристалл пропустить луч света, то наблюдается, явление разделения на 2 луча, взаимноперпенд.направлениюкалебания вектора с разными скоростями. Это явление наз. двойное лучепреломление.

(11)

Для необыкновенного луча не соблюдается закон преломления, т.е изменяется с углом . У одноосных кристаллов имеется направление, которое наз. оптическая ось. Любая пл-ть, проходящая через оптич. Ось наз. главным сечением или оптич. плоскостью кристалла.

При изуч-ии законамерн. поляр. света было установлено: если угол падения света на границу раздела 2 диэлектрических сред отличен от 0, то наблюдается явление отражения и преломления.

Поляриз. лучей отраженного и преломленного зависит от угла падения.

Было установлено, что при падении лучей под углом отраженный луч полностью парализован, а преломленный максимум парализован, но не полностью. – полная поляризация отраженного луча - закон Брюстера.

Отраженный и преломленный лучи взаимно-перпендикулярные.

 

Тепловое излучение и люминесценция. Абсолютное чёрное тело. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана. Законы Вина. Квантовая гипотеза. Формула Планка.

1. Электромагнитное излучение вызывается колебаниями электрических зарядов входящих в вещество(электроны и ионы).

Электроны создают потоки энергии в высококачественной области, а ионы в низкокачественной области спектра излучения.

Виды ЭМ излучения.

a) Хемилюминесценция – люминесценция происходит в результате химических превращений.

b) Фотолюминесценция – свечение, которое происходит в результате освещение тел.

c) Электролюминесценция – сопровождает тлеющий разряд, происходит в в лампах дневного света при горении электрической дуги, когда происходит искра (гром и молния).

d) Тепловое излучение – сопровождается очень длинными инфракрасными волнами.

Если разместить разные тела в вакуум, то окажется, что все тела принимают одинаковую температуру, следовательно тепловое равновесие имеет динамический характер: сколько тело отдаёт тепла, столько и получает.

Этот факт позволил швейцарскому физику Пьеро Прево составить правило: «Если 2 тела А1 и А2 обладают разной способностью к поглощению энергии, то и их способность к испусканию энергии не может быть одинаковой.»

2. АЧТ – это тело, поглощающее весь падающий на него поток излучения.

А_v,T, _v,T– поглощающая способность.

Е_v,T, _v,T- испускающая энергия.

Для АЧТ: А_р,т= – не зависит от длины волны λ.

- поглощённый поток.

– падающий поток.

Закон Кирхгофа связывает поглощательную способность тела А_υt с его испускающей способностью Е_v,t, т.е. с потоком энергии Ф, испускаемым единицей поверхности в единицу времени в спектральном диапазоне υ и ∆υ+υ в котором излучается испускательная способность.

 

 

υ, *10^14ГЦ

Е,υ

Df=Eυdυ

 

 

Суммарное тепловое излучение Е_тепл=

(s=1м²)

Для АЧТ отношение – не зависит от природы тела и есть универсальная для всех тел функция частоты и температуры (испускательная способность АЧТ).

Универсальная функция Кирхгофа – есть ни что иное, как испускательная способность АЧТ. В центре внимания в теории теплового излучения стоит функция ε_υт=f(υ,T)/

Австрийские физики Стефан и Больцман установили или показали, что для АЧТ справедливо выражение:

– «сигма»

(4) – носит название закон об интенсивности интегр-го излучения АЧТ(во всём диапазоне волн от 0 до +∞)

Для других тел: Е=ВТⁿ, где В и n – для любого к-го тела своё значение.

 

3) В 1893 г.нем. Физик Вин на основании приложения термодинамики и энтропии к тепловому излучению получил, что испускательная способность АЧТ имеет вид:

, c – скорость света.

T1

Им было найдено, что что частота максимального излучения зависит от функции f().

T2

T3

Установили, что отношение: =b

 

 

3 Закон Вина: Длинна волны λ_m (max) соответствует max значению испускательной способности АЧТ обратнопропорционально его термодинамической температуре: , .

Следовательно, при понижении температуры АЧТ max энергии его излучения смещается в область больших длин волн: (λ= ).

Общая теория и экспериментальные данные были получены:

Maxиспускательная способность АЧТ пропорциональна 5-й степени его термодинамической температуры.

 

4 В 1900г. М. Планк предположил, что энергия испускается осцилляторами маленькими порциями (квантами), причём энергия кванта пропорциональна частоте hυ, где h – постоянная Планка, h=6,626*10^-34Дж*с

Эйнштейн назвал это предложение открытием, придающим атомическую природу энергии, управляемой универсальной постоянной Планка рррhhhhhhhhhhhhh.

Планк нашёл универсальное выражение для испускательной способности АЧТ:

, c – скорость света =10⁸ м/с; h – постоянная Планка; k – постоянная Больцмана = 1,38*10^-23 Дж/град.

Это выражение подходит и описывает все законы которые были установлены ранее для теплового излучения.

Примеры: 1) υ – мало, Т – велико, следует:

а из этого следует kT

2) υ – велико, Т – мало, следует >>1