Интерференция поляризованного света.

Если пропустить свет через кристаллическую пластинку, вырезанную параллельно оптической оси, то при нормальном падении между о и е – лучами возникает разность хода

или разность фаз

.

Если затем эти лучи направить на поляризатор, плоскость которого не совпадает с плоскостью колебаний ни одного из лучей, то он выделит колебания от каждого луча в одной плоскости, и, следовательно, они будут интерферировать.

Вырезанная параллельно оптической оси пластинка, для которой

называется пластинкой в четверть волны. При прохождении через такую пластинку о и е – лучи имеют разность фаз π/2.

Если

,

то это пластинка в полволны, и разность фаз изменится на π.

Пластинки в четверть и полволны используются для исследования поляризованного света. Пластинка в четверть волны преобразует эллиптически поляризованный свет в плоско поляризованный. Пропустим свет через такую пластинку и стоящий за ней поляризатор. Если свет эллиптически поляризован (или по кругу), то при вращении можно добиться полного затемнения. Если же свет частично поляризован, то гашения нет ни при каких положениях пластинки.

Вращение плоскости поляризации

Некоторые вещества, называемые оптически активными, способны вращать плоскость поляризации.

Кристаллы (кварц, киноварь) вращают плоскость поляризации на угол

.

Коэффициент  называют постоянной вращения, он зависит от длины волны, d – толщина кристаллической пластинки.

В растворах

Здесь коэффициент  называют удельной постоянной вращения,

с - концентрация раствора, l – путь света в растворе. Вращение может происходить в разных направлениях, поэтому вещества подразделяются на право – и левовращающие. Направление вращения не зависит от направления луча.

Вращение может также происходить в оптически неактивных средах под действием магнитного поля.

Оптическая активность обуславливается:

1) строением молекул вещества (их ассиметрией);

2) особенностями расположения частиц в кристаллической решетке.

Явление вращения плоскости поляризации лежит в основе точного метода определения конценрации растворов оптически активных веществ – сахаромерия (поляриметрия).

Взаимодействие излучения с веществом

Дисперсия

Волновой природой света объясняется и дисперсия света, которая проявляется в том, что узкий параллельный пучок белого света при прохождении через стеклянную призму разлагается на пучки света разного цвета, соответствующие разной длине волны. Дисперсию света впервые экспериментально наблюдал Ньютон.

 

Луч света от Солнца S проходит через малое отверстие F в ставне окна; преломленный призмой Р луч попадает на лист белой бумаги M. При этом круглое отверстие в ставне F растягивается в окрашенную полоску АВ. Красный конец полоски. В соответствует менее преломившемуся лучу, а фиолетовый край полоски А - более преломившемуся лучу. Цветную полоску АВ Ньютон назвал спектром.

Дисперсия света – зависимость показателя преломления вещества от длины световой волны.

D =

Белый свет состоит из электромагнитных волн с разной длиной волны, и показатель преломления зависит от длины волны. Так, для прозрачных веществ показатель преломления максимален для света с короткой длиной волны — фиолетового и минимален для длинноволнового света — красного.

Если n уменьшается с увеличением длины волны. Такая дисперсия называется нормальной:

Если n увеличивается при возрастании l – аномальная дисперсия:

На практике для получения спектров различных веществ используются спектральные аппараты: спектроскопы, спектрографы, монохроматоры, в основе которых лежит первый опыт Ньютона - получение спектра с помощью призмы.

Основной характеристикой спектральных приборов является угловая дисперсия. Угловой дисперсией D называется величина, равная отношению угла d j между близкими по длине волны монохроматическими лучами, выходящими из призмы, к разности длин волн этих лучей d l:

.

Угловая дисперсия измеряется в секундах, деленных на нанометр (²/нм - угловая мера).

Угловая дисперсия зависит от величины преломляющего угла a призмы и показателя преломления n вещества призмы, характеризует степень растянутости спектра в области вблизи данной длины волны.

Линейная дисперсия – определяет линейное расстояние между двумя спектральными линиями, отличающимися по длине волны на единицу (например, на 1 Å = 10^-10м):

Спектры, получаемые с помощью призмы и дифракционной решетки различны:

1) дифракционная решетка разлагает свет по длинам волн, а призма по значениям показателя преломления;

2) составные цвета в обоих спектрах располагаются по-разному: красные лучи имеют большую l чем фиолетовые, поэтому отклоняются дифракционной решеткой сильнее, а призмой – слабее, т.к. для них n меньше.

Объяснение явлений дифракции, интерференции, поляризации и дисперсии света привело к окончательному утверждению волновой теории света.