Шкала электромагнитных излучений. Классификация частотных интервалов.

Из теории Максвелла вытекает, что различные электромагнитные волны, в том числе и световые, имеют общую природу. В связи с этим целесообразно представить всевозможные электромагнитные волны в виде единой шкалы.

 

Всякая шкала условно подразделяется на шесть диапазонов: радиоволны (длинные, средние и короткие), инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-излучения. Эта классификация определяется либо механизмом образования волн, либо возможностью зрительного восприятия их человеком. Радиоволны обусловлены переменными токами в проводниках и электронными потоками (макроизлучатели).

 

Инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения исходят из атомов, молекул и быстрых заряженных частиц (микроизлучателей). Рентгеновское излучение возникает при внутриатомных процессах. Гамма-излучение имеет ядерное происхождение.

 

Некоторые диапазоны перекрываются, так как волны одной и той же длины могут образовываться в разных процессах. Так, наиболее коротковолновое ультрафиолетовое излучение перекрывается длинноволновым рентгеновским. В этом отношении очень характерна пограничная область инфракрасных волн и радиоволн. До 1922 г. между этими диапазонами был пробел. Наиболее коротковолновое излучение этого незаполненного промежутка имело молекулярное атомное происхождение (излучение нагретого тела), а наиболее длинноволновое излучалось макроскопическими вибраторами Герца. Даже миллиметровые волны могут генерироваться не только радиотехническими средствами, но и молекулярными переходами. Появился раздел «Радиоспектроскопия», который изучает поглощение и излучение радиоволн различными веществами.

 

В медицине принято следующее условное разделение электромагнитных колебаний на частотные диапазоны

 

Условное разделение электромагнитных колебаний на частотные диапазоны

 

Часто физиотерапевтическую электронную аппаратуру низкой и звуковой частоты называют низкочастотной. Электронную аппаратуру всех других частот называют обобщающим понятием – «высокочастотная аппаратура».

36 Геометрическая оптика — раздел оптики, изучающий законы распространения света на основании представления о световом луче как линии, вдоль которой распространяется энергия световой волны.

 

Явление полного внутреннего отражения.

Рассмотрим пример, когда преломление воздуха будет происходить на границе стекло () - воздух (). В этом случае > , а угол падения меньше угла преломления , где стекло является первой средой, а воздух - второй. Если - показатель преломления стекла относительно воздуха, то показатель преломления воздуха относительно стекла будет равен . Тогда закон преломления света можно записать следующим образом: - формула преломления (при > ).

При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления. При некотором значении угла падения (этот угол называется предельным углом падения), преломленный луч распространяется вдоль границы раздела двух сред, то есть угол преломления в этом случае равен 90 Однако, как правило, заметить распространение преломленного луча вдоль границы раздела практически невозможно, так как интенсивность светового луча становится близкой нулю. Если световой луч падает на границу раздела сред под углом > , то он вообще не проникает во вторую среду, а вся световая энергия падающего луча передается лучу отраженному. Это явление называется полным внутренним отражением. Необходимым условием, для полного внутреннего отражения, является ход луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную ( > ).

 

Волоконной оптикой называют раздел оптики, в котором рассматривают передачу света и изображения по светопроводам. Основана на явлении полного внутреннего отражения. Свет, попадая внутрь прозрачного волокна, окруженного веществом с меньшим показателем преломления, многократно отражается и распространяется вдоль этого волокна.

 

37.Рефрактометры, приборы для измерения преломления показателей (ПП) веществ (твёрдых, жидких и газообразных).

Основная часть - 2 прямоугольные призмы 1 и 2, сделанные из одного и того же сорта стекла. Между ними помещают каплю жидкости, показатель преломления которой требуется определить. Луч света от источника 3 направляют на боковую грань верхней призмы и приломившись падает на грань АВ. Эта поверхность матовая, поэтому свет рассеивается, и, пройдя через жидкость, падает на грань CD нижней призмы под углами от 0 до 90. Пространство внутри этого угла будет освещённым, а вокруг него - тёмным. Положение границы раздела света и тени определяется предельным углом преломления, зависящим от показателя преломления жидкости.

Если исследуемая жидкость имеет большой показатель преломления (мутная, окрашенная), то во избежание потерь энергии при прохождении света через исследуемую жидкость измерения проводят в отражённом свете. Луч света от источника проходит через матовую боковую грань СМ нижней призмы 2. При этом свет рассеивается и падает на грань CD, под углами от 0 до 90.

Общее строение рефрактометра:

В рефрактометре используется источник 3 белого света. Вследствие дисперсии при прохождении светом призм 1 и 2 граница света и тени оказывается окрашенной. Во избежание этого перед объективом зрительной трубы помещают компенсатор 4. Он состоит из двух одинаковых призм, обладающих различным показателем преломления. Призмы подбирают так, чтобы монохроматический луч с длиной волны 589,3 мкм не испытывал после прохождения компенсатора отклонения. Перемещая призмы компенсатора с помощью специальной рукоятки, добиваются того, чтобы граница света и темноты стала возможно более резкой.

Лучи света, пройдя компенсатор, падают в объектив 6 зрительной трубы. Изображение границы раздела свет - тень рассматриваются в окуляр 7 зрительной трубы. Одновременно в окуляр рассматривается шкала 8. Так как предельный угол преломления и предельный угол полного отражения зависят от показателя преломления жидкости, то на шкале рефрактометра сразу нанесены значения этого показателя преломления.

Оптическая система рефрактометра содержит также поворотную призму 5. Она позволяет расположить ось зрительной трубы перпендикулярно призмам 1 и 2, что делает наблюдение более удобным.

В общей фокальной плоскости объектива и окуляра зрительной трубы помещают стеклянную пластинку, на которую нанесена визирная линия (или крест, образованный тонкими нитями). Перемещением зрительной трубы добиваются совпадения визирной линии с границей свет - тень и по шкале определяют показатель преломления исследуемой жидкости. В некоторых современных рефрактометрах зрительная труба укрепляется неподвижно, а система измерительных призм может поворачиваться.