Интер­ференция света в тонкой пленке

Получить устойчивую интерференционную картину для света от двух разделённых в пространстве и независящих друг от друга источников света не так легко. Атомы испускают свет цугами очень малой продолжительности, и когерентность нарушается. Сравнительно просто такую картину можно получить, сделав так, чтобы интерферировали волны одного и того же цуга. Так, интерференция возникает при разделении первоначального луча света на два луча при его прохождении через тонкую плёнку, например плёнку, наносимую на поверхность линз у просветлённых объективов. Луч света, проходя через плёнку толщиной  , отразится дважды — от внутренней и наружной её поверхностей. Отражённые лучи будут иметь постоянную разность фаз, равную удвоенной толщине плёнки, от чего лучи становятся когерентными и будут

интерферировать. Полное гашение лучей произойдет при  ,

где   — длина волны. 

Наблюдение колец Ньютона - Интерференционная картина в виде концентрических колец (колец Ньютона) возникает между поверхностями одна из которых плоская, а другая имеет большой радиус кривизны (например, стеклянная пластинка и плосковыпуклая линза).  Исаак Ньютон исследовав их в монохроматическом и белом свете обнаружил, что радиус колец возрастает с увеличением длины волны (от фиолетового к красному). Удовлетворительно объяснить, почему возникают кольца, Ньютон не смог. Удалось это Юнгу. 

Интерферометры — измерительный прибор, принцип действия которого основан на явлении интерференции. Принцип действия интерферометра заключается в следующем: пучок электромагнитного излучения (света, радиоволн и т. п.) с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее количество когерентных пучков. Каждый из пучков проходит различные оптические пути и возвращается на экран, создавая интерференционную картину, по которой можно установить смещение фаз пучков.

Интерферометры применяются как при точных измерениях длин, в частности в станкостроении и машиностроении, так и для оценки качества оптических поверхностей и проверки оптических систем в целом.

Голография — набор технологий для точной записи, воспроизведения и переформирования волновых полей.

Поляризованный, неполяризованный и частично поляризованный свет - Свет является поляризованным, если направление колебаний светового вектора, упорядочено каким либо образом.

В естественном свете колебания различных перпендикулярных к лучу направлений, быстро беспорядочно сменяют друг друга, поэтому естественный свет является неполяризованным.

Упорядоченность колебаний может заключаться в том, что вектор поворачивается вокруг луча, одновременно пульсируя по величине. В результате конец вектора описывает эллипс. Такой свет называется эллиптически поляризованным.

Если вектор описывает окружность, свет называется поляризованным по кругу.

На выходе из не совершенного поляризатора получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений. Такой свет называется частично поляризованным.

Степень поляризации

степень поляризации; для плоско-поляризованного света =0 и Р=1, для естественного света = и Р=0. К эллиптически поляризованному свету понятие степень поляризации неприменимо (у такого света колебания полность упорядочены).

Линейная, круговая и эллиптическая поляризации.

Линейная — колебания возмущения происходит в какой-то одной плоскости. В таком случае говорят о «плоско-поляризованной волне»;

Круговая — конец вектора амплитуды описывает окружность в плоскости колебаний. В зависимости от направления вращения вектора может быть правой или левой.

Сигнал с круговой поляризацией представляет собой комбинацию двух одинаковых линейно поляризованных сигналов, направление поляризации у которых отличается на 90 градусов, причем один из сигналов отстает (левая круговая поляризация) либо опережает (правая круговая поляризация) другой сигнал на четверть периода (разность фаз составляет к / 2). Чтобы корректно принять такой сигнал, необходимо предварительно преобразовать его в сигнал с линейной поляризацией — задержать одну из составляющих «круговой» волны. Для этого используются специальные устройства — деполяризаторы. Особенностью радиоволн с эллиптической поляризацией является то, что при отражении сигнала, меняется вектор его вращения на противоположный.

За­кон Малюса.

Если на анализатор падает поляризованный луч, плоскость поляризации которого составляет угол  с плоскостью поляризации анализатора, то интенсивность прошедшего сквозь анализатора луча определяет закон Малюса.

где Io - интенсивность луча, прошедшего анализатор и поляризатор, когда их плоскости поляризации параллельны; I - интенсивность луча, выходящего из анализатора, без учета потерь в анализаторе в результате поглощения и рассеяния света.

Закон Брюстера, поляризация отраженного света.

Закон Брюстера — закон оптики, выражающий связь показателя преломления с таким углом, при котором свет, отражённый от границы раздела, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, причем поляризация преломленного луча достигает наибольшего значения. Легко установить, что в этом случае отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Соответствующий угол называется углом Брюстера.

Закон Брюстера: Луч, падающий под определенным углом к отражающей поверхности, при отражении полностью поляризуется в плоскости, параллельной этой поверхности.

  , где   — показатель преломления второй среды относительно первой,   — угол падения (угол Брюстера).

Явление двойного лучепреломления, обыкновенный и необыкновенный лучи

Двойно́е лучепреломле́ние — эффект расщепления в анизотропных  средах (среды с неодинаковость свойств) луча света на две составляющие.

Впервые обнаружен на кристалле исландского шпата. Если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча.

Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным-(о), второй же отклоняется в сторону, нарушая обычный закон преломления света, и называется необыкновенным-(е)

Поляризация света при двойном лучепреломлении.

Обыкновенный луч - подчиняется обычным законам преломления. Для второго луча отношение синуса угла падения к синусу угла преломления не

остаётся постоянным при изменении угла падения. Даже при нормальном падении необыкновенный луч может отклоняться от первоначального направления. Кроме того – необыкновенный луч не лежит, как правило, в одной плоскости с падающим и перпендикуляром к границе раздела сред. Оба луча поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Рисунок

Оптическая активность.

Оптически активные вещества — среды, обладающие естественной оптической активностью. Оптическая активность — это способность среды (кристаллов, растворов, паров вещества) вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света). Метод исследования оптической активности — поляриметрия. Оптически активные вещества подразделяются на 2 типа.

Относящиеся к 1-му из них оптически активны в любом агрегатном состоянии (сахара, камфора, винная кислота), ко 2-му — активны только в кристаллической фазе (кварц, киноварь). У веществ 1-го типа оптическая активность обусловлена асимметричным строением их молекул, 2-го типа — специфической ориентацией молекул (ионов) в элементарных ячейках кристалла (асимметрией поля сил, связывающих частицы в кристаллической решётке).