Разрешающая способность дифракционной решетки.

Пусть максимум т- го порядка для длины волны l₂ наблюдается под углом j, т. е., d sin j=m l₂. При переходе от максимума к соседнему минимуму разность хода меняется на l/N где N — число щелей решетки. Следовательно,минимум l₁, наблюдаемый под углом j _min, удовлетворяет условию d sin j _min= m l₁+l₁/ N.

По критерию Рэлея, j =j _min, т. е. m l₂ =m l₁+l₁ /N или l₂ / (l₂ – l₁) =mN.

Taк как l₁ и l₂ близки между собой, т. е. l₂–l₁= dl то

R_{диф. реш} = m N

Таким образом, разрешающая способность дифракционной решетки пропорциональна порядку m спектра и числу N щелей, т. е. при заданном числе щелей увеличивается при переходе к большим значениям порядка m интерференции. Современные дифракцион­ные решетки обладают довольно высокой разрешающей способностью (до 2×10⁵).

Поляризация света

Свет – это поперечная электромагнитная волна: векторы напряженностей электрического Е и магнитного Н полей волны взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости v распространения волны (перпендикулярно лучу).

Поэтому для описания закономерностей поляризации света достаточно знать поведение лишь одного из векторов. Обычно все рассуждения ведутся относительно светового вектора — вектора напряженности Е электрического поля

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы же излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными равновероятными колебаниями светового вектора (на рис. луч перпендикулярен плоскости рисунка). В данном случае равномерное распределение векторов Е объясняется большим числом атомарных излучателей, а равенство амплитудных значений векторов Е — одинаковой (в среднем) интенсивностью излучения каждого из атомов. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора Е (и, следовательно, Н) называется естественным.

 

Свет, в котором вектор Е (и, следовательно, Н) колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу, называется плоскополяризованным (линейно поляризованным).

 

 

Если в результате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное (но не единственное!) направление колебаний вектора Е,то имеем дело с частично поляризованным светом.

 

Степенью поляризации называется величина

 

где I_max, и I_min — соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором. Для естественного света I_max = I_min и Р= 0, для плоскополяризованного I_min = 0 и Р= 1.

Поляризатор ( или поляроид) – этоприспособление, пропускающее колебания светового вектора Е только одного определенного направления.

То есть, поляризатор преобразует естественный свет в поляризованный. В качестве поляризаторов могут быть использованы природные анизотропные кристаллы (например, турмалин), поляроидные пленки.

Плоскость поляризации – это плоскость, проходящая через направление колебаний вектора Е плоскополяризованной волны.

Рассмотрим классические опыты с турмалином.

Направим естественный свет перпендикулярно пластинке турмалина T ₁, вырезанной параллельно так называемой оптической оси ОО'.

Первая пластинка турмалина пропускает колебания только определенного направления (на рис. это направление показано стрелкой AВ), т. е. преобразует естественный свет в плоскополяризованный.

При этом интенсивность поляризованного света в два раза меньше, чем интенсивность естественного света до поляризатора T ₁ :

I _р = ¹/₂ I _ест

 

Вращая кристалл T ₁ вокруг направления луча, никаких изменений интенсивности прошедшего через турмалин света не наблюдаем.

Вторая же пластинка турмалина в зависимости от ее ориентации из поляризованного света пропускает большую или меньшую его часть, которая соответствует компоненту Е, параллельному оси второго турмалина. На рис. обе пластинки расположены так, что направления пропускаемых ими колебаний АВ и А'В' перпендикулярны друг другу. В данном случае Т ₁ пропускает колебания, направленные по АВ, а Т ₂ их полностью гасит, т.е. за вторую пластинку турмалина поляризованный свет не проходит

Если вторую пластинку турмалина T ₂ вращать вокруг направления луча, то интенсивность света, прошедшего через пластинки, будет меняется в зависимости от угла между оптическими осями кристаллов.

Из рис. следует, что амплитуда светового вектора Е, прошедшего через пластину T₂, будет меньше амплитуды световых колебаний Е₀ , падающих на пластинку Т2: