Коэффициент поглощения для диэлектриков невелик (примерно 10–3—10–5 см–1).

Волновые процессы.

Интерференция, дифракция, поляризация.

Уравнение волны:

A – амплитуда

w – частота

- волновой вектор, показывает направление распространение волны

- вектор показывает направление места, где исследуется данное колебание

- начальная фаза

 

Интерференция – явление сложения двух когерентных и монохромотичных световых волн.

 

Когерентность означает, что одна волна отстает от другой волны на одну и ту же фазу.

 

Монохромотичность – частоты волн одинаковы.

Уравнение двух волн, участвующих в интерференции:

 

 

k₁, k₂ – волновые числа

S₁, S₂ – расстояние от точки наблюдения до точки волны

А₁, А₂ – амплитуды волны

 

Для сложения этих двух волн воспользуемся векторной диаграммой:

 

 

Согласно теореме косинусов:

 

 

зависит только от косинуса угла

 

, при

 

, при

 

Определив разность фаз j₁ – j ₂ экспериментально трудно, поэтому переходят к определению оптической разности хода

Покажем оптическую разность хода:

D – оптическая разность хода

– в вакууме

,
при

– условие max интерференционной картины.

– условие min интерференционной картины.

Расчет интерференционной картины от двух источников.

 

l >> d следует, что s ₁ + s ₂ » 2 l

,

ширина интерференционной полосы, равно

 

 

Пример:

 

Интерференция света на тонких пленках

D = n₂ S₂ – n₁S₁

Q1 и q2, в, n – известны.

S1; S2 -?

 

Из DАDВ:

Из DАЕС: C из DВDC: => ,

тогда
=>

 

=>

 

 

Для светлой полосы уравнение имеет вид

 

 

 

Кольца Ньютона.

 

Радиус m-го светлого кольца

(m=1, 2, 3,...)

радиус m-го темного кольца

Дифракция – явление огибания волн препятствия.

Теория дифракции основывается на принципе Гюйгенса-Френеля: Любая точка фронта волны является источником вторичных волн.

1) Дифракционная решетка:

D = d·sinj

 

;
m – порядок спектра.

2) Дифракция на щели:

 

Вычисление D для щели:

 

 

 

;

 

ИЗВЕСТНО, что

 

 

,

 

Для min дифракционной картины Е = 0,

т.е.
sin(gb) = 0;

gb = pm

 

Условие min.

 

 

 

Метод зон Френеля.

L<<а и l<<b

Дифракция на круглом отверстии.

А=А ₁ / 2 ± А_m/ 2

знак плюс соответствует нечетным т и минус — четным.

Если в отверстие уклады­вается одна зона Френеля, то в точке В амплитуда А=А ₁, т. е. вдвое больше, чем в отсутствие непрозрачного экрана с отверстием. Интенсивность света больше соответственно в четыре ра­за. Если в отверстии укладываются две зоны Френеля, то их действия в точке В практически уничтожат друг друга из-за интерференции. Таким образом, дифрак­ционная картина от круглого отверстия вблизи точки В будет иметь вид чередую­щихся темных и светлых колец с центрами в точке В (если т четное, то в центре будет темное кольцо, если т нечетное — то светлое кольцо), причем интенсивность максимумов убывает с расстоянием от центра картины.

Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа — Брэггов.

 

Поляризация света

 

Обычный свет имеет следующий мгновенный рисунок:

Е – электрическая составляющая света

Н – магнитная составляющая света

Свет – электромагнитная волна

 

Обычный свет – неполяризован.

– световой вектор.

 

 

Поляризуемость света изображается:

Точка – это тоже стрелка, поперек.

 

Как можно получить поляризованный свет?

Пусть свет падает на диэлектрик под углом Ðθ = θ_бр (Брюстер)

 

q_бр + q₂ + 90⁰ = 180⁰

q_бр + q₂ = 90⁰

Поляризованный свет получают еще призмой Николя.

 

Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.

Дисперсия света

 

 

 

 

 

Поглощение (абсорбция) света.Закон Бугера-Ламберта.

Закон Бугера- Ламберта.

 

, a — коэффициент поглощения

Коэффициент поглощения зависит от длины волны l (или частоты w) и для различных веществ различен. Например, одноатомные газы и пары металлов (т.е. вещества, в которых атомы расположены на значительных расстояниях друг от друга и их можно считать изолированными) обладают близким к нулю коэффициентом поглощения и лишь для очень узких спектральных областей (примерно 10–12—10–11 м) наблюдаются резкие максимумы (так называемый линейчатый спектр поглощения). Эти линии соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах. Спектр поглощения молекул, определяемый колебаниями атомов в молеку­лах, характеризуется полосами поглощения (примерно 10–10—10–7 м).

Коэффициент поглощения для диэлектриков невелик (примерно 10–3—10–5 см–1).

 

Коэффициент поглощения для металлов имеет большие значения (примерно 10³—10⁵ см^–1).