19. Магнитное вращение плоскости поляризации (Эффект Фарадея)

В реальных условиях нетрудно измерить эффект Фарадея.

Очень большой эффект Фарадея наблюдается в ферромагнетиках: угол поворота не пропорционален полю, имеется насыщение эффекта в сильных полях, гистерезис.

Дисперсия эффекта Фарадея:

Знак эффекта Фарадея принято считать положительным, если наблюдатель. Глядя вслед магнитному полю видит вращение по часовой стрелки (навстречу магнитному полю – против часовой стрелки).

 

+ -

РИС.30-15

Знак эффекта не зависит от направления распространения света. А зависит лишь от направления магнитного поля.

Можно наблюдать малые эффекты, увеличивая суммарный угол отражения.

РИС.30-16

Инерционность ~10^-9с. Применение: лазерная техника, научные исследования.

Объяснение эффекта Фарадея (классическоенеквантовое)

Во внешнем магнитном поле происходит прецессия свободных электронов с так называемой ларморовой частотой (вспомните теорию диамагнетизма!)

,.

- эффективная масса электронаможет сильно отличаться от массы свободного электрона, так как электроны находятся в периодическом потенциале.

В образце – 2 циркулярно – поляризованных волны.

В поле циркулярно – поляризованной волны электрон следует за движением электрического вектора с частотой . Если включаем поле, то добавляется движение с частотой. Например,

для,

для .

Как изменится показатель преломления?

(мера вращательной дисперсии).

Удельная вращательная способность:

,

.

- это соотношение согласуется с опытом.

В области сильного поглощения света меняется очень быстро, иногда аномально (то есть). В этой области эффект Фарадея очень велик и иногда меняет знак в зависимости от.

Полная теория эффекта Фарадея должна быть квантовой.

20. Пространственная и временная когерентность волны

Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и разность фаз их колебания была постоянной. Источники, удовлетворяющие этому условию, называются когерентными.

Волны таких источников также называются когерентными.

Когерентность волн бывает временной и пространственной. Источники, у которых разность фаз остается постоянной, называются когерентными. Наиболее простой способ создать когерентные источники – это использовать реальный источник и его изображение. Существуют различные способы создания когерентных источников. Основные схемы наблюдения интерференции в немохроматическом свете используют деление волнового фронта (обычно от точечного источника) или деление амплитуды волны. При этом создаются две когерентных волны, которые интерферируют при небольшой разности хода.

Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается неизменной с течением времени для любой точки пространства называется временной когерентностью.

Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается постоянной в разных точках волновой поверхности, называется пространственной когерентностью.

Реальные источники практически не могут быть когерентными.

21. Интерференция света при отражении от тонких пластинок

РИС.31-1

;

;

;

;

здесь учтено .

Оптическая разность хода лучей:

=.

При отражении от границы двух сред в зависимости от условий на границе раздела сред один из векторов – электрический или магнитный – обращается в нуль.

Значит, поскольку эти вектора связаны, - один из векторов приобретает разность фаз , что соответствует(- длина волны в вакууме). Значит, к оптической разности хода нужно добавить.

.

Итак,

- это условие достижения максимума или минимума при интерференции в тонких пленках.

Поставим собирающую линзу – и можно увидеть интерференцию.

Почему пленки должны быть тонкими?

В каких пределах может лежать порядок интерференции?

Преобразуем к свободной переменной – углу падения , который меняется от 0 до.

.

Условие максимума:

,

(- целое число или нуль),

,.

Порядок интерференции лежит в пределах:

.

Пусть =0.1 мкм,0.5 мкм,=1.5.

Тогда ,

,, т.е. возможно только.

Если взять мм (1000 мкм), то

,- только высокие порядки интерференции.

Расстояние между соседними максимумами (на шкале длин волн), ~.

Если в белом свете, то глаз различает ~20Å. Отсюда приÅ250, т.е.=0.1 мкм.

22. Кольца Ньютона

РИС.31-4

При нормальном падении оптическая разность хода есть просто удвоенная толщина воздушного зазора.

Определим радиусы колец интерференции, получающиеся при освещении монохроматическим светом.

(малой величинойпренебрегаем).

Отсюда: .

Чтобы учесть изменение фазы на при отражении от пластинки прибавимк оптической разности хода:

.

Радиусы максимумов:

.

Радиусы минимумов:

,

.