Дисперсия света. Распространение света в призме. Электронная теория дисперсии света.

Дисперсия света – зависимость показателя преломления nвещества от частоты света.

Дисперсия вещества , - дисперсия вещества, показывает зависимость показателя преломления от длины световой волны.

Нормальная дисперсия – величина по модулю также увеличивается с уменьшением . Аномальная (кривая) дисперсия – вблизи линий и полос поглощения будет иным:уменьшается с уменьшением.

Электронная теория дисперсии Лоренца рассматривает дисперсию света как результат взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны.

Абсолютный показатель преломления среды n=√(em) , где e- диэлектрическая проницаемость среды, m- магнитная проницаемость. В оптической области спектра для всех веществ m»1, поэтому n=√e .

Согласно теории Лоренца дисперсия света- следствие зависимости e от частоты( длины волны) световых волн. По определению

e= 1+ x= 1+ P/(e₀E)

,где x- диэлектрическая восприимчивость среды, e₀ – электрическая постоянная, P и E- мгновенные значения поляризованности и напряженности внешнего электрического поля.

Поглощение света. Закон Бугера. Спектры поглощения. Светофильтры.

Поглощением( адсорбцией) светаназывается явление уменьшения энергии световой волны при её распространении в веществе вследствие преобразования энергии волны в другие виды энергии.

В результате поглощения интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается:

I=I₀exp(- ax) – закон Бугера

Здесь I₀ и I – интенсивности плоской монохроматической волны на входе и выходе слоя поглощающего вещества толщиной х, a - коэффициент поглощения, зависящий от длины волны света, химической природы и состояния вещества и не зависящий от интенсивности света. Численное значение этого коэффициента a показывает толщину слоя х, равную 1/ a, после прохождения которого интенсивность плоской волны падает в e= 2,72 раза.

Линейчатый спектр поглощения- характерен для одноатомных газов( или паров). Очень резкие и узкие линии в таких спектрах соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах.

Спектр поглощения в виде полос поглощения- характерен для поглощения молекул. Колебания атомов( и вращение групп атомов) в молекулах приводит к тому, что образуются широкие полосы поглощения.

Сплошной спектр поглощения-характерен для жидкостей и твердых тел, в которых образуются коллективные возбуждения, которые обуславливают поглощение света в широкой области частот( длин волн).

Светофильтр в фотографии и кинематографе, съёмочный светофильтр — оптическое устройство, которое служит для подавления, выделения или преобразования части светового потока, обычно части спектра.

Абсорбционные

Интерференционные

Отражательные

Поляризационные

Дисперсные

Классификация по типу выделяемой части спектра[править | править вики-текст]

Узкополосные

Односторонние

Двухсторонние

Корректирующие

Классификация по конструктивному исполнению

Одиночные фильтры

Системы фильтров

Дифракция света. Разрешающая способность оптических приборов.

Дифракция –это огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле- любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики.

Дифракцию объясняет принцип Гюйгенса- именно вторичные волны огибают препятствия на пути распространения первичных волн.

разреша́ющая спосо́бность оптических приборов

характеризует их способность давать раздельные изображения двух близких друг к другу точек объекта. Из-задифракции света изображение точки — кружок (светлое пятно, окружённое кольцами). Наименьшеелинейное или угловое расстояние между двумя точками, начиная с которого их изображения сливаются,называется линейным или угловым пределом разрешения. Количественной мерой Разрешающейспособности обычно служит обратная величина. Разрешающая способность прибора может быть оценена поего аппаратной функции.

Дифракция света от одной щели. Принцип Гюйгенса – Френеля.

Принцип Гюйгенса-Френеля:световая волна, возбуждаемая каким- либо источником S, может быть представлена как результат суперпозиции(сложения) когерентных вторичных волн, излучаемых вторичных( фиктивными) источниками- бесконечно малыми элементами любой замкнутой поверхности, охватывающей источник S.

Дифракция света от двух щелей. Дифракция света от многих щелей. Дифракционная решетка.

Дифракционная решётка — оптический прибор, действие которого основано на использовании явления дифракции света. Представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность.

Естественный и поляризованный свет. Физический механизм поляризации света. Закон Малюса. Поляризатор и анализатор.

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества независимо излучающих атомов, поэтому все ориентации вектора E будут равновероятны. Такой свет называетсяестественным(рис. а). Поляризованным светомназывается свет, в котором направления колебания вектора Е каким- либо образом упорядочены.

Закон Малюса

Пропустим естественный свет с интенсивностью I_ест через поляризатор Т₁. Колебания амплитуды А, совершающиеся в плоскости, образующей с плоскостью поляризатора угол j, можно разложить на два колебания с амплитудами А_‼=АCos j и A_┴= АSin j .

Интенсивность прошедшей волны пропорциональна А_‼²=А²Cos² j

В естественном свете все значения j равновероятны, поэтому доля света, прошедшего через поляризатор, будет равна среднему значению [Cos ²j]=½ , а интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через первый поляризатор :

Поставим на пути плоскополяризованного света второй поляризатор T₂ ( анализатор) под углом y к первому.

Интенсивность I света, прошедшего через анализатор, меняется в зависимости от угла y по закону Малюса:

I=I₀Cos² y

Следовательно, интенсивность света, прошедшего через два поляризатора:

I=½ I_естCos² y

Откуда I_max=½ I_ест , когда поляризаторы параллельны и I_min=0 , когда поляризаторы скрещены.