1. Явище дифракції. Відмінність дифракції від інтерференції.

2. Види дифракції.

3. Принцип Гюйгенса-Френеля. Навести аналітичний вираз.

4. Що таке зони Френеля? Охарактеризувати.

5. Дифракція Френеля від колового отвору. Навести схему. Дифракційна картина.

6. Дифракція Френеля від колового диску. Навести схему. Дифракційна картина.

7. Дифракція Фраунгофера від щілини. Навести схему.

8. Вивести залежність інтенсивності дифрагованого світла на щілині від кута дифракції. Навести графічно цю залежність.

9. Дифракція світла на двох щілинах. Навести схему.

10. Охарактеризувати дифракційні гратки. Умови мінімумів та максимумів. У скільки разів інтенсивність головного максимуму ґратки більша ніж інтенсивність головного максимуму однієї її щілини?

11. Дифракція рентгенівського випромінювання?

12. Голографія. Навести відповідні схеми.

Література:

1. Навчальний посібник для студентів вищих технічних і педагогічних закладів освіти / Кучерук І. М., Горбачук І. Т.; за ред. Кучерука І. М. - К.: Техніка, 1999.Том 3: Оптика. Квантова фізика. - 520 с

2. Курс общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. Савельев И.В. 2-е изд., перераб. - М.: Наука, Гл. ред. физ-мат. лит., 1982.— 496с.

3. Общий курс физики. В 5 т. Том IV. Оптика.   Сивухин Д.В.3-е изд., стереот. — М.: Физматлит, 2005. - 792 с.

Лекція 4

тема: "Поляризація світла"

Рекомендований до перегляду відеоматеріал перед ознайомленням з лекційним матеріалом:

1. https://www.youtube.com/watch?v=iM3qAtgYEM4

2. https://www.youtube.com/watch?v=BwHP1K8wTHE

3. https://www.youtube.com/watch?v=JCrmsXioSTg

Питання лекції:

1. Природне і поляризоване світло

2. Поляризація при відбиті та заломленні

3. Поляризація при подвійному променезаломленні

4. Поляризаційні пристосування

5. Кристалічна пластина між двома поляризаторами

6. Штучне подвійне променезаломлення

7. Обертання площини поляризації

1. Природне і поляризоване світло

Світло являє собою сумарне електромагнітне випромінювання від великої кількості атомів. Якщо з великої кількості елементарних електромагнітних хвиль виділити одну, то її можна представити у вигляді коливань двох взаємно перпендикулярних векторів напруженостей електричного і магнітного полів. Відомо, що електромагнітні хвилі є поперечними, тому обидва вектори коливаються в площинах, перпендикулярних до вектора швидкості – напряму поширення променя. Електромагнітна хвиля, в якій коливається лише один з векторів, неможлива.

Рис. 1.4.1

Уявимо, що світло поширюється від джерела в напрямку доглядача. Тоді миттєву картину розташування векторів можна представити (Рис. 1.4.1а), де рівномірний розподіл векторів пояснюється великим числом атомарних випромінювачів. В таких світлових хвилях, що надходять від різноманітних елементарних мікро- випромінювачів, вектори мають різні орієнтації коливань, які рівно можливі. Світло з усіма можливими орієнтаціями векторів (відповідно і ) називається природним.

Якщо в результаті зовнішніх впливів з’являється переважний (але не виключний) напрям коливань (Рис 1.4.1б), то таке світло називається частково поляризованим. Світло, в якому вектор (а отже і ) коливаються в одній визначеній площині (Рис.1.4.1в), називається плоскополяризованим (лінійно поляризованим). Площина, в якій відбувається коливання вектора напруженості електричного поля називається площиною коливань; площина, в якій коливається вектор напруженості магнітного поля, - площиною поляризації. Поляризація світла характеризується ступенем поляризації:

,

де - максимальна і мінімальна інтенсивність світла, що відповідає двом взаємно перпендику­лярним компонентам вектора . Для природного світла і , для плоскополя­ризованого - , Р=1.

Виходячи з уявлення про поляризацію світла, розглянемо класичний дослід з турмаліном, а саме, через вирізану пластинку кристалічного турмаліну А, площина якої паралельна одному з визначених напрямків кристалічної решітки (який називають віссю) будемо пропускати світло перпендикулярне до її поверхні (Рис. 1.4.2).

Якщо обертати кристал навколо напрямку променя, то ніяких змін в інтенсивності світла не спостерігається. Якщо поставити на шляху променя другу аналогічну пластинку турмаліну В , розташовану паралельно першій, то картина Рис. 1.4.2

ускладнюється.

В залежності від того, як орієнтовані одна відносно іншої обидві пластинки, змінюється інтенсивність, пройденого крізь них світла. Інтенсивність виявляється найбільшою, якщо вісі обох пластинок паралельні, а якщо вісі пластинок перпендикулярні , то дорівнює нулю. З дослідів випливає, що інтенсивність світла пропорційна cos²α , якщо α – кут між осями обох пластинок. Ці явища можна пояснити, застосовуючи розглянуті вище поняття. Перший дослід (одна пластинка турмаліну) пояснюється тим, що світло, що виходить з джерела, не має переважного напрямку коливань, і тому при повороті турмаліну навколо напрямку променя ніякої зміни інтенсивності світла не спостерігається.

Якщо припустити, що турмалін пропускає лише хвилі, один з поперечних векторів яких, наприклад, електричний, має складову, паралельну осі кристалу, то через нього буде пропущена тільки та частина світлової енергії, яка відповідає цій складовій. Кристал, таким способом, виділяє із світла з усіма можливими орієнтаціями векторами ту його частину, що відповідає одному певному напрямку . Отже, турмалін перетворює природне світло в плоскополяризоване, затримуючи ту його частину, яка відповідає складовій електричного вектора, перпендикулярній до осі кристала. Із сказаного зрозумілий другий дослід (2 пластинки турмаліну) і роль другої пластинки, а саме, до неї доходить світло уже поляризоване. В залежності від орієнтації пластинки В, з цього поляризованого світла пропускається більша чи менша частина, яка відповідає компоненті , паралельній осі другого турмаліну.

Існують і більш складні види упорядкованих коливань, яким відповідають інші типи поляризації, при яких світловий вектор (вектор ) змінюється з часом так, що його кінець описує коло або еліпс.