Оптические явления на границе двух сред

Главной оптической характеристикой оптического материала является показатель преломления п, измеренный для различных длин волн света. Значение показателя преломления с изменением длины волны непрерывно и плавно меняется. В фиолетовой части спектра показатель преломления больше, чем в красной. Это явление называется дисперсией света. Показатель преломления вещества растет с увеличением частоты колебаний световой волны. Поэтому если луч белого цвета, в котором «смешаны» световые волны с разной частотой колебаний, пропустить сквозь стеклянную призму, то световые лучи с большей частотой колебаний отклонятся от первоначального направления на больший угол, чем лучи с меньшей частотой колебаний. В результате белый луч разложится на цветные.

Ньютон первый доказал, что дневной свет состоит из цветных лучей. Пропустив солнечный свет через призму, он получил цветную полосу – спектр. До Ньютона белый свет считали самым простым, хотя спектр получали и раньше. Появление цветной полосы – спектра – объясняли воздействием вещества призмы на белый свет. Выделяя диафрагмой цветные лучи и направляя их на призму, Ньютон убедился, что они не разлагаются на составляющие. Такие лучи Ньютон назвал монохроматическими (в переводе с греческого – «одноцветные»). В монохроматическом излучении световая волна 14 колеблется с какой-то определенной частотой. И тогда Ньютон, чтобы окончательно доказать, что белый свет сложный, получил его смешением монохроматических лучей).

Явление полного внутреннего отражения. При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду (n1 > n2) по мере увеличения угла падения направление преломленного луча приближается к границе раздела. Когда угол падения превосходит некоторое предельное значение, преломленный луч не существует – падающий на границу раздела свет полностью отражается.

На практике широко используют явление полного внутреннего отражения в оптических материалах. Особенностью полного внутреннего отражения является высокий коэффициент отражения, достигающий 99, 99 %. Угол полного внутреннего отражения β определяется из соотношения:

sin β = 1/ n

Явление полного внутреннего отражения лежит в основе волоконной оптики, в которой изображение передается в результате многократного отражения от стенок волокна, при этом сохраняется до 99 % интенсивности падающего света. Волоконные световоды используют для передачи информации. При передаче информации проблема № 1 – трафик. Число пользователей сети Internet растет, объем информации тоже. И здесь оптика уже полностью и окончательно одержала верх над «классической» электроникой. И сейчас не только вся информация передается по оптическому кабелю, но и системы сопровождения тоже стали оптическими: электроника не может обеспечить таких скоростей передачи и обработки информации. Пропускная способность оптических систем растет, и возможности роста колоссальны.

Люминесценция

Люминесценцией называют спонтанное свечение тел длительностью, превышающей период световых колебаний и возбуждаемое за счет любого вида энергии, кроме тепловой.

Люминесцировать могут твердые, жидкие и газообразные тела. При разных способах возбуждения и в зависимости от того, в каком агрегатном состоянии находится тело, во время люминесценции могут происходить самые различные процессы. Однако во всех случаях их можно условно разбить на следующие три стадии:

1) поглощение возбуждающей энергии и переход тела в неравновесное состояние;

2) преобразование энергии возбуждения внутри тела;

3) испускание света и переход тела в равновесное состояние.

Первые две стадии всегда зависят от способа и режимов возбуждения. Последняя же стадия в большинстве твердых и жидких веществ определяется почти целиком внутренним строением центров люминесценции.

В зависимости от способа возбуждения люминесценцию подразделяют на следующие виды: фотолюминесценция, катодолюминесценция, электролюминесценция, хемилюминесценция.

Электролюминесценцией называется свечение, возникающее при возбуждении твердого тела электрическим током. Явление электролюминесценции (ЭЛ) твердых тел принято разделять на два класса: по эффекту Лосева и по эффекту Дестрио. В первом случае электролюминофор соприкасается с электродами, и таким образом носители заряда могут непосредственно проникать в кристалл. Такая люминесценция наблюдается преимущественно на постоянном токе. Впервые наблюдал ее в 1923 году О. В. Лосев на карбиде кремния (SiC). Второй вид ЭЛ – ЭЛ порошкообразных фосфоров на изолированных от контактов кристаллах ZnS–Cu наблюдал впервые в 1936 году Дестрио. При этом свечение, как правило, можно получить только при возбуждении люминофоров переменным электрическим током. ЭЛ в последние годы находит все большее применение: источники света – светоизлучающие диоды, усилители и преобразователи света, элементы памяти и, наконец, лазеры.

Общим преимуществом всех электролюминесцентных устройств является возможность непосредственного преобразования энергии в световую, малая потребляемая мощность и большой срок службы (до 100 тыс. часов).

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: