5.Двойное лучепреломление.

При прохождении света через все кристаллы наблюдается явление - упавший на кристалл луч разделяется внутри кристалла на два луча, распространяющихся с разными скоростями и в разных направлениях. Это явление двойного лучепреломления. Кристаллы, обладающие этим свойством, подразделяются на одноосные и двуосные. У одноосных кристаллов один из лучей подчиняется обычному закону преломления и называется обыкновенным, другой необыкновенный – у него отношение синусов угла падения и преломления не остается постоянным. Направление, вдоль которого оба луча кристалла распространяются, не разделяясь, и с одинаковой скоростью, называется оптической осью кристалла.

Двойное лучепреломление объясняется анизотропией кристаллов. В кристаллах некубической системы диэлектрическая проницаемость ε оказывается зависящей от направления. В одноосных кристаллах ε в направлении оптической оси и в направлениях, перпендикулярных к ней, имеет значение ε_ и ε_. В других направлениях ε имеет промежуточные значения. По формуле n = . Тогда из анизотропии ε вытекает, что электромагнитным волнам с различными направлениями колебаний вектора Е соответствуют разные значения показателя преломления n. Поэтому скорость световых волн зависит от направления колебаний светового вектора Е. В обыкновенном луче вектор Е обр. с оптической осью прямой угол, и скорость волны будет равна:υ₀= Показатели преломления обыкнов. луча: n₀ = c/υ₀ и необыкнов.: n_е= c/υ_е.

На явлении двойного лучепреломления основано действие поляризационного устройства - призмы Николя.

6. Закон Малюса

Интенсивность света прошедшего через анализатор, равна интенсивности света прошедшего через поляризатор, умноженный на квадрат косинуса угла между анализатором и поляризатором, если коэффициент поглощения света в анализаторе, показывающий, какая часть световой энергии поглощается в нем, то формулу можно записать так:

59. Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Квантовая гипотеза и ф-ла Планка. Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна. Масса и импульс фотона. Эффект Комптона.

Нагретые тела светятся. Свечение твёрдых тел обусловлено нагреванием и такое свечение называется тепловым. Тепловое излучение совершается за счёт энергии теплового атома при температуре больше 0 кельвинов. Тепловое свечение хар-ся атомным спектром у которого положение максимума зависит от плюса в области низких и умеренных температур излучаются длинные т.е. инфракрасные электромагнитные волны, а при высоких температурах излучаются короткие волны- это видимый свет. Количественной хар-кой теплового излучения служит спектральная плотность энергетической светимости тела, т.е. мощность излучения с единицей площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины.

Эти величины зависят от природы тела, его температуры при этом отличаются частотами. Тело способное поглощать при любой температуре падающего на него любого излучения любой частоты называется абсолютно чёрным телом. В природе абсолютно чёрного тела не бывает, но некоторые тела, например, сажа, чёрный бархат, в определенном интервале частот близки к нему. Идеальная модель чёрного тела - замкнутая плоскость с небольшим отверстием, причём внешняя поверхность этой плоскости покрыта краской чёрного цвета. Луч света, попавший внутрь плоскости многократно отражается от стенок и в результате этого интенсивность вышедшего излучения практически равна 0.

Закон Киргофа:

«Спектральная плотность энергетической светимости любого тела в любой области спектра всегда меньше спектральной плотности энергетической светимости чёрного тела» ( константы, кроме того следует что если тело при данной температуре не поглощает электромагнитные волны интервала от , то оно их и не излучает т.к. при , з-н Киргофа описывает только тепловое излучение и служит надёжным критерием при определении природы излучения.)

Закон Стефана-Больцмана- устанавливает зависи-мости спектральной плотности энергетической светимости чёрного тела от до T , но в явном виде , т.е. энергетическая светимость черного тела пропорциональна 4 степени его абсолютной температуры, Вт/м , экспериментально получены зависимости функции от при разных температурах показали, что распределение энергии в спектре чёрного тела является неравномерным.

Кривые имеют максимумы которые при увеличении температуры смещаются в сторону, площадь ограниченная кривой зависимости и пропорциональна согласно закону С-Б 4 степени температуры.

Планк нашёл вид функции , который точно соответствовал опытным экспериментальным данным он сделал принципиально новое предположение, что электромагнитное излучение испускается не непрерывно, а в виде отдельных порций называемых квантами их величина пропорциональна частоте излучения. Дж*с. Если излучения испускаются порциями, то его энергия должна быть кратной этой величине , где n=1,2,3,.. определим среднюю энергию электромагнитных колебаний или стоячей волны в полости, в состоянии равновесия распределение колебаний по энергии должно подчиняться закону Больцмана, а вероятность что энергетические колебания с частотой имеют значения , описывается выражением , значение этой энергии , можно получить формулу

- формула Планка, она хорошо согласуется с экспериментальными данными во всём интервале частот, она полностью описывает равновесное тепловое излучение.

Внешний фотоэффект - испускание электронов веществом под действием света. Эффект открыт Герцем, он установил, что проскакивание искры между электродами разрядника облегчается если один из электронов осветить ультрафиолетовыми лучами. Томпсон измерил удельный заряд испускаемых под действием света частиц и установил, что эти частицы электроны. Оба электрода катод и анод помещены в вакцинированный баллон и подключены к батареи, свет проникает через кварцевую пластину и падает на катод, вследствие фотоэффекта с катода испускаются электроды и под действием электрического поля движутся к аноду, соответственно в цепи течёт фототок, напряжение между катодом и анодом может быть изменено потенциометром. При некотором значении напряжения фототок достигает насыщения т.к. все испускаемые катодом электроды достигают анода т.е. и насыщение определяется количеством электродов испускаемых катодом в единицу времени причём испускание происходит под действием света. Электроды, покидающие катод имеют разную скорость. При напряжении, равном 0 часть электродов обладающих скоростями достаточных чтобы долететь до анода без помощи ускоряющего поля достигают анода и оседают на нем. Эта часть электрона определяет ток для обращения фототока в 0 - ур-е Эйнштейна. Для проявления фотоэффекта должно выполняться неравенство

, или - определяет красную границу фотоэффекта.

Законы фотоэффекта:

1. Сила тока насыщения прямо пропорциональна мощности светового излучения, падающего на его поверхность.

2. Макс. кинетическая энергия фотоэл-нов линейно возрастет с частотой света и не зависит от мощности светового излучения.

3. Если частота света некоторой опред. для данного в-ва минимальной частоты, то фотоэффект не происходит (красная граница фотоэффекта).

Эйнштейн выдвинул гипотезу, что свет распространяется в виде дискретных частиц – фотонов. Подтверждение гипотезы Эйнштейна дал опыт. Тонкая металлическая фольга помещалась между двумя горизонтальными счётчиками и освещалась слабым пучком рентгеновских лучей при этом она сама становилась источником. Вследствие малой интенсивности первичного пучка квантов испускаемых фольгой, кол-во испускаемых квантов невелико. Если бы излучаемая энергия распространялась равномерно во все стороны как это следует из волновых представлений классической физики, то оба счетчика срабатывали бы одновременно и на ленте были бы пометки одна напротив другой. В эксперименте наблюдалось хаотическое распространении отметок, это можно понять что в отдельных сектах испускания света летящая либо в одну либо в другую сторону. Энергия потока определяется его частотой часто вместо пользуются циклической частотой .