Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ФИЗИКА ЛЕКЦИИ.doc
Скачиваний:
123
Добавлен:
07.05.2019
Размер:
12.45 Mб
Скачать

Критерий Рэлея. Разрешающая способность спектрального прибора

Критерий Рэлея

Если бы даже существовала идеальная оптическая система (без дефектов и аберраций), изображение любой светящейся точки из-за волновой при­роды света будет в виде центрального светлого пятна, окруженного чере­дующимися темными и светлыми кольцами.

К ритерий Рэлея: изображения двух близлежащих одинаковых точечных источников или двух близлежащих спектральных линий с равными интенсивностями и одинаковыми симметрич­ными контурами разрешимы (разделены для восприятия), если центральный максимум дифракционной картины от одного источника (линии) совпадает с первым минимумом дифракционной картины от другого (рис. а).

При выполнении критерия Рэлея интенсивность "провала" между максимумами составляет 80% интенсивности в максимуме, что является достаточным для разрешения линий λ1, и λ2. Если критерий Рэлея нарушен, то наблюдается одна линия (рис. б).

Разрешающая способность спектрального прибора

Безразмерная величина

где δλ—абсолютное значение минимальной разности длин волн двух соседних спектральных линий, при которой эти линии регистрируются раздельно.

Разрешающая способность дифракционной решетки

Максимум m-го порядка для λ2 наблюдается под углом φ, т. е. dsinφ = тλ2. При переходе от максимума к соседнему минимуму разность хода меняется на λ/N, где N - число щелей решетки. Следовательно, минимум λ1, наблюдаемый под углом φmin удовлетворяет условию dsinφmin =m λ1 + λ1/N. По критерию Рэлея, φ =φmin, т. е. тλ2 = m λ1 + λ1/N или λ2 /(λ2 - λ1)= mN . Так как λ1 и λ2 близки между собой, т. е. λ1λ2= δλ , тоRдиф.реш= mN

Угловая и линейная дисперсия

Dφ= угловая дисперсия

продифференцируем условие максимума для дифракционной решетки

dsinφ=±mλ

dcosφd=±mdλ

- линейная дисперсия

она определяет линейное расстояние между двумя спектральными линиями, отличающимися по длине волны на 1 (например 1 )

Δ =f Δφ

f-фокусное расстояние линзы

Поляризация света Естественный и поляризованный свет

Световой вектор

Вектор напряженности электрического поля световой волны (это назва­ние обусловлено тем, что при действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны в атомах вещества).

Световые волны поперечны, поэтому векторы и взаимно перпенди­кулярны и колеблются перпендикулярно вектору , а потому для описания поляризации достаточно знать поведение одного вектора — светового.

Естественный свет (рис. а)

Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора (а следовательно, и ); луч перпендикулярен плоскости рисунка. Равномерное распределение векторов объясняется большим числом атомарных излучателей, а равенство амплитудных значений векторов - одинаковой (в среднем) интенсивностью излучения каждого из атомов.

П оляризованный свет

Свет, в котором колебания вектора Ё каким-то образом упорядочены.

Частично поляризованный свет (рис. б)

Свет с преимущественным (но не исключительным!) на­правлением колебаний вектора .

Плоскополяризованный свет (рис. в)

Свет, в котором вектор Ё (а следовательно, и ) колеб­лется только в одном направлении, перпендикулярно лучу.

Плоскость поляризации

Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направление распространения этой волны.

Положительные и отрицательные кристаллы

При любом направлении обыкновенного луча колебания светового вектора перпендикулярны оптической оси кристалла, поэтому обыкновенный луч распространяется по всем направлениям с одинаковой скоростью : показатель преломления п0 для него есть величина постоянная. Для необыкновенного же луча угол между направлением колебаний светового вектора и оптической осью отличен от прямого и зависит от направления луча, поэтому необыкновенные лучи распространяются по различным направлениям с разными скоростями : показатель преломление пе необыкновенного луча является переменной величиной, зависящей от направления луча.

Для луча, распространяющегося вдоль оптической оси, п0 = пе, , т. е. вдоль оптической оси существует только одна скорость распространения света. Различие и для всех направлений, кроме направления оптической оси, обусловливает явление двойного лучепреломления света в одноосных кристаллах

Д опустим, что в точке S внутри одноосного крис­талла находится точеч­ный источник света. На рис. а показано распро­странение обыкновен­ного и необыкновенного лучей в кристалле (глав­ная плоскость совпадает с плоскостью чертежа, 00' – направление оптической оси). Волновой поверхностью обыкновенного луча (он распространяется с v0 = const) является сфера, необыкновенного луча (vt Ф Ф const) — эллипсоид вращения.

Эллипсоид и сфера касаются друг друга в точках их пересечения с опти­ческой осью 00'. Если ve < v0 (nе> n0), то эллипсоид необыкновенного луча вписан в сферу обыкновенного луча (эллипсоид скоростей вытянут относительно оптической оси) и одноосный кристалл называется положительным (рис. а). Если ve>v0 (nе<п0), то эллипсоид описан вокруг сферы (эллипсоид скоростей растянут в направлении, перпендикулярном оптической оси) и одноосный кристалл называется отрицательным (рис. б).