22. Полное внутреннее отражение. Световод. (лекция 3_6)

Явление полного внутреннего отражения заключается в том, что луч, падающий на границу раздела двух сред из среды с большим показателем преломления при определенном угле падания в среду с меньшим показателем не выйдет.

Короче, надо искать такой угол падения, чтобы угол выходящего луча был равен 90 градусов, т.е.

sinϕ₂ = 1.

Волоконный световод представляет собой кварцевую нить, окруженную оболочкой тоже из кварца, но легированного германием или фосфором.

23. Поляризация при двойном лучепреломлении. (лекция 3_6)

При прохождении света через кристаллы, за исключением кристаллов кубической симметрии, наблюдается явление двойного лучепреломления, т.е. луч, упавший на кристалл, разделяется внутри кристалла на 2 луча, распространяющихся с различной скоростью. Такие кристаллы подразделяются на одноосные и двухосные. К одноосным относятся: исландский шпат, кварц, турмалин. У одноосных кристаллов один луч подчиняется обычным законам геометрической оптики. В частности, он лежит в одной плоскости с падающим лучом и распространяется нормально к преломляющей поверхности, если падающий луч был нормален к этой поверхности. Этот луч называют обыкновенным («о»). Для другого луча – необыкновенного («е») – не выполняется закон преломления. Даже при нормальном падении он отклоняется от нормали. «е» не лежит в одной плоскости с падающим лучом. В двуосных кристаллах оба луча необыкновенные.

У одноосных кристаллов имеется направление, в котором «о» и «е» идут не разделяясь. Это оптическая ось кристаллов. Любая плоскость, проходящая через оптическую ось, называется главным сечением или главной плоскостью кристалла. Лучи «о» и «е» являются полностью поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях. Плоскость колебаний «о» луча перпендикулярна главной плоскости кристалла. В «е» луче колебания совпадают с главным сечением кристалла. При выходе из кристалла оба луча отличаются друг от друга только направлением поляризации.

Двойное лучепреломление объясняется анизотропией кристаллов. Из-за этого скорость распространения волны в кристалле зависит от направления распространения. Для «о» луча скорость везде одинакова. Для «о» и «е» лучей показатели преломления равны:

В зависимости о того, чья скорость больше, различают положительные (V₀ > V_e) и отрицательные (V₀ < V_e) кристаллы

24. Основные характеристики спектральных приборов. (лекция 3_6)

1. Разрешающая способность – безразмерная величина, равная отношению длины волны к минимальной разности двух спектральных линий, при которой эти линии воспринимаются раздельно. R = λ / δλ

Максимумы двух спектральных линий, расположены близко и воспринимаются как один. Если середина одного максимума совпадает с краем другого, то такие максимумы воспринимаются как две раздельные спектральные линии. Интенсивность в середине между максимумами должна составлять не более 80% от интенсивности в максимуме. Это критерий Релея. Для разрешающей способности дифракционной решетки: R = mN, где m – порядок спектра, N – число щелей.

2. Угловая дисперсия - D_ϕ = δϕ / δλ , где δϕ - угловое расстояние между двумя спектральными линиями, отличающимися по длине волны на δλ

d*sinϕ = ± mλ => d * cosϕ * δϕ = m * δλ

D_ϕ = δϕ / δλ = m / dcosϕ

3. Линейная дисперсия - D_L = δL / δλ, где δL – минимальное расстояние между спектральными линиями, отличающимися на по длине волны на δλ. Линейная и угловая дисперсия связаны через фокусное расстояние: D_L = FD_ϕ

25. Тепловое излучение. (лекция 6)

Тепловое излучение – испускание ЭМ волн за счет внутренней энергии тела. Любой нагретой тело излучает волны. Виды свечения, возбуждаемые за счет любой энергии, кроме внутренней, называются люминесценцией (хемилюминесценция, электролюминесценция – свечение газов при самостоятельном разряде, фотолюминесценция – свечение твердого тела под действием поглощаемого ЭМ излучения).

Тепловое излучение – единственный вид излучения, которое может находиться в равновесии с излучающим телом. Это связано с тем, что интенсивность излучение увеличивается при повышении температуры, и уменьшается при понижении.

Основные характеристики теплового излучения:

1. Интенсивность характеризуется величиной потока энергии – Ф [Вт]

2. Энергетическая светимость – поток энергии, испускаемый единицей поверхности тела по всем направлениям во всем интервале длин волн. Размерность: [Вт / м²]. Энергетическая функция является функцией длины волны и температуры.

3. Спектральная испускательная способность тела – энергия, выпущенная в единицу времени с единичной площади в единичном интервале длин волн, в окрестности какой либо длины волны.

4. Все тела поглощают энергию падающих на них ЭМ волн. Характеристикой поглощения служит коэффициент поглощения (поглощательная способность), определяемый отношением поглощенного потока Ф’ к величине падающего потока Ф.

Поглощательная способность в единичном интервале длин волн в окрестности какой-либо длины волны называется спектральной поглощательной способностью.

5. Падающая энергия еще может и отражаться. Интегральная характеристика отражения – коэффициент отражения – отношение отраженного потока к падающему.