ОТВЕТЫ К ЗАЧЕТУ ПО ФИЗИКЕ ИЗ ТЕМЫ « ОПТИКА» вопросы 7-11.

7. Поляризация света. Способы получения поляризованного сета. Оптическая активность .

Свет имеет двойственную природу : с одной стороны электромагнитная волна, с другой поток частиц – фотонов. В эмв частицы не колеблются, а вектора напряженности электрического поля Е и индукции магнитного поля В направлению перпендикулярно друг другу и направлению распространения волны Х. ( волновые х-и длинна волны (от 400 нМ для фиолетового и до 760 нМ для красного), квантовые х-и энергия фотона и импульс)

Естественный свет представляет собой совокупность волн, излучаемых множеством атомов и молекул источника света. Колебания световых векторов происходят во всевозможных направлениях и поэтому плоскости их колебаний постоянно изменяют свое положение в пространстве.

Если же направления колебаний светового вектора упорядочены каким – либо образом, то свет называется поляризованным.

При некоторых условиях можно получит свет, в котором плоскость колебаний вектора Е занимает постоянное положение в пространстве – плоскополяризованный свет.

Так как человеческий глаз не может отличить естественный свет от поляризованного, то его обнаруживают по ряду свойственных только ему явлений. Поляризованный свет получают из естественного с помощью поляризатора (призма Николя, поляроид). Он пропускает колебания, параллельные только главной оптической плоскости (плоскость поляризатора) и полностью задерживает перпендикулярные этой плоскости.

Для того чтобы понять поляризованный свет или нет ставят анализатор ( для анализа проходящего света)

Е1 пройдет параллельно, Е2 пройдет перпендикулярно и будет задержана анализатором.

Закон Малюса I интенсивность вышедшего света, I₀ интенсивность плоскополяризованного света , φ – угол между плоскость поляризации падающего света и плоскостью анализатора. Если при повороте анализатора относительно падающего луча, как оси вращения интенсивность прошедшего света не изменяется – свет естественный, если меняется – свет поляризованный.

Если плоскости поляризатора и анализатора параллельны cos= + 1, то экран за ними светлый, если поляризатор и анализатор скрещены cos =0 , то экран темный.

При прохождении поляризованного света через некоторые вещества наблюдается вращение плоскости поляризации. Это кристаллические тела, чистые жидкости и растворы некоторых веществ (водные растворы сахара, винной кислоты)

α угол поворота плоскости поляризации, α₀ удельное вращение, l- путь луча, c – концентрация. Из этой формулы находим концентрацию.

8. Рассеяние света. Виды оптических неоднородностей. Показатель рассеяния . Закон Рэлея.

Рассеяние света — рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии с веществом. При этом происходит изменение пространственного распределения, частоты, поляризации оптического излучения, хотя часто под рассеянием понимается только преобразование углового распределения светового потока.

Пусть ω и — частоты падающего и рассеянного света. Тогда

• Если — упругое рассеяние

• Если — неупругое рассеяние

• — стоксово рассеяние

• — антистоксово рассеяние

Рассеиваемый свет даёт информацию о структуре и динамике материала.

Рэлея закон, гласит, что интенсивность I рассеиваемого средой света обратно пропорциональна 4-й степени длины волны l падающего света (I ~ l^-4) в случае, когда среда состоит из частиц-диэлектриков, размеры которых много меньше. Закон этот справедлив, если рассеивающие частицы или флуктуационные неоднородности малы по сравнению с длиной волны.

Рассеяния показатель - среды в оптике, величина, обратная расстоянию, на котором Поток излучения в виде параллельного пучка лучей ослабляется за счёт рассеяния света в среде в 10 (десятичный р. п.) или е (натуральный р. п.) раз. В общем случае существенно зависит от длины волны λ (частоты ν) рассеиваемого оптического излучения. Его значение для предельного случая 9. Поглощение света. Закон Бугера. Закон Бугера- Ламберта – Бэра. Натуральный и молярный показатель поглощения. Коэффициент пропускания. Оптическая плотность, прозрачность.

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА - уменьшение интенсивности оптического излучения при прохождении через какую – либо среду за счёт взаимодействия с ней, в результате которого световая энергия переходит в другие виды энергии или в оптическое излучение другого спектрального состава. Основным законом поглощения света, связывающим интенсивность I пучка света, прошедшего слой поглощающей среды толщиной l с интенсивностью падающего пучкаI₀, является закон Бугера Не зависящий от интенсивности света коэф. называется показателем поглощения, причёмкак правило, различен для разных длин волн.

Зако́н Бугера — Ламберта — Бера — физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.

Закон выражается следующей формулой:

,

где I₀ — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, k_λ — коэффициент поглощения (не путать с безразмерным показателем поглощения κ, который связан с k_λ формулой k_λ = 4πκ / λ, где λ - длина волны).

Показатель поглощения характеризует свойства вещества и зависит от длины волны λ поглощаемого света. Эта зависимость называется спектром поглощения вещества.

Для растворов поглощающих веществ в непоглощающих растворителях показатель поглощения может быть записан как

,

где  — коэффициент, характеризующий взаимодействие молекулы поглощающего вещества со светом длины волны λ, C — концентрация растворённого вещества.

Утверждение, что χ_λ не зависит от C, называется законом Бера (не путать с законом Бэра). Его смысл состоит в том, что способность молекулы поглощать свет не зависит от состояния других окружающих молекул. Однако наблюдаются многочисленные отклонения от этого закона, особенно в случае больших концентраций C.

Плотность оптическая — мера поглощения светапрозрачными объектами (например, фотоплёнками, фотосенсорами, светофильтрами и т. д.) или отражения света непрозрачными объектами (такими, как фотографией, зеркалом, картиной живописи)

Плотность оптическая вычисляется как десятичный логарифм отношения потока излучения падающего на объект, к потоку излучения прошедшего через него (отразившегося), т.е. принято выражать ввиде логарифма от величины, обратной к коэффициенту пропускания (отражения) в связи с большими числовыми значениями величин.

К примеру D=4 означает, что свет был ослаблен в 10⁴=10 000 раз, т.е. для человека это полностью чёрный объект, а D=0 означает, что свет прошёл (отразился) полностью.