Кристаллические пластинки между поляризаторами ( скрещенными, параллельными). Искусственное двойное лучепреломление, Ячейка Керра.

Искусственное двойное лучепреломление - при прохождении из изотропной среды в анизотропную, при этом распространяется два луча. Изотропные вещества в некоторых ситуациях могут вести себя подобно анизотропным.

Керр (1875) показал, что при помещении изотропных диэлектриков в электрическое поле, они становятся анизотропными (оптическая ось совпадает с направлением электрического поля).

Рассм. Эффект Керра. В установку для получения поляризованного света между поляризатором и анализатором, установленными на темноту (скрещенными), помещается ячейка Керра. Она представляет собой сосуд с прозрачными плоскопараллельными стенками, заполненный активным веществом, чаще всего это бензол, с помещенными в нее электродами, на которые подается напряжение. Между ними проходит луч света. Без поля жидкость изотропна, лучи света не меняют поляризации и поле зрения темное. С появлением электрического поля наблюдается просветление на экране, что доказывает возникновение двойного лучепреломления, т.е. среда стала анизотропной. Бензол ведет себя подобно пластинке, вырезанной вдоль оптической оси. Установлено, что на величину (степень анизотропии) влияет напряженность электрического поля и величина длины волны лучей: -постоянная ячейки Керра. Ячейка Керра применяется для быстрого модулирования интенсивности света (киносъемка), В электронике используется как быстро действующий затвор ( с), в схемах для создания обратной связи в резонаторах. Ячейка Покильса – магнитное поле.

Искусственное двойное лучепреломление может наблюдаться при механических деформациях. Поляризатор и анализатор устанавливается на пути света так, что угол между осями , они скрещены, установлены на темноту. Между ними помещается изотропное вещество (орг.стекло), при этом ничего не изменяется. Затем прикладываем усилие, например, в одних направлениях образец сжимаем, а в других – растягиваем, при этом условия распространения света по различным направлениям окажутся различными и изотропная пластинка окажется анизотропной. - напряжение в образце

- степень анизотропии, которая появляется, пропорциональна напряжению.

Если вещество имеет толщину , то разность фаз, возникающая при прохождении обыкновенного и необыкновенного лучей через этот слой равна

Областям в теле, имеющим одинаковое напряжение, соответствует одинаковый сдвиг фаз и одинаковая окраска, т.е линии одинаковой окраски являются линиями равного напряженного состояния. Наблюдая с помощью анализатора прохождение поляризованного света через тело, можно по окраске судить о характере распределения напряжений в образце. Можно также вычислить и численное значение величины напряжения, но это сложно и чаще ограничиваются картиной распределения напряжений. Данный метод применяется к телам любой формы.

 

30. Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Эффект Фарадея.

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).

 

Тепловое излучение. Формула Планка

Излучение, возникающее за счет превращения внутренней энергии тела в энергию электромагнитных волн. Единственный вид излучения, которое может находиться в состоянии термодинамического равновесия с окружающими телами.

Если в замкнутой полости, стенки которой полностью отражают падающее на них излучение, находятся несколько тел с различной температурой, то через определенный промежуток времени система придет в состояние теплового равновесия, даже в том случае, если в полости поддерживается высокий вакуум.

Свойства равновесного излучения зависят только от температуры и не зависят от размеров и формы излучающих тел. Оно однородно, изотропно и неполяризовано.

Будем рассматривать излучение, выходящее из пустой полости с идеально отражающими стенками через небольшое отверстие. Стенки полости поддерживаются при постоянной температуре. Излучение, выходящее из такой полости, по своему спектральному составу будет эквивалентно равновесному излучению.

 (модель АЧТ)

 

При изменении температуры меняется спектральный состав теплового излучения. Вводится спектральная плотность излучения или  .

U – объемная плотность энергии теплового излучения [Дж/м3 ] – энергия, приходящаяся на единицу объема

В случае равновесного излучения спектральная плотность uω представляет собой универсальную функцию только двух параметров – частоты и температуры.

Если тепловое излучение исходит с открытой поверхности нагретого тела, то его спектральный состав зависит от материала поверхности.

 

 

 

Планк пришел к выводу, что процессы излучения и поглощения электромагнитной энергии нагретым телом происходят не непрерывно, как это принимала классическая физика, а конечными порциями – квантами. Квант – это минимальная порция энергии, излучаемой или поглощаемой телом. По теории Планка, энергия кванта E прямо пропорциональна частоте света:

E = h ν,

где h – так называемая постоянная Планка. h = 6,626·10^–34 Дж·с. Постоянная Планка – это универсальная константа, которая в квантовой физике играет ту же роль, что и скорость света в СТО.

На основе гипотезы о прерывистом характере процессов излучения и поглощения телами электромагнитного излучения Планк получил формулу для спектральной светимости абсолютно черного тела. Формулу Планка удобно записывать в форме, выражающей распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела по частотам ν, а не по длинам волн λ.

Здесь c – скорость света, h – постоянная Планка, k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура.

Формула Планка хорошо описывает спектральное распределение излучения черного тела при любых частотах. Она прекрасно согласуется с экспериментальными данными.