Поляризация волн, поляризация света и ее применение.

Опыты со световым излучением показали, что:

1) Световое излучение является поперечными волнами.

2) У естественного луча света колебания в плоскости перпендикулярной к лучу происходят по всем направлениям и ни одно из них не имеет преимущества перед другими. Кристаллы некоторых веществ, например: турмалина, испанского шпата и другие имеют свойство пропускать колебания одного направления и задерживать колебания других направлений. Луч получается частично или полностью поляризованным. Проверить это можно с помощью другой пластины – анализатора, поворачивая которую можно установить плоскость поляризации.

Т.е. свет будет или пропускаться или задерживаться. Некоторые вещества, например раствор сахара или спирта в воде имеет свойство поворачивать плоскости поляризации и причем тем сильнее, чем выше концентрация раствора. Это используют для определения концентрации этих веществ. Поляризация используется для гашения света фар встречных машин. Для чего на фары машин и ветровое стекло наносят поляроиды со взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации.

ЗАДАЧИ К БЛОКУ 22-а

1. В некоторую точку пространства приходят световые пучки когерентного излучения с оптической разностью хода лучей 35 мкм. Определить, произойдет усиление или ослабление света в этой точке, если длина волны 700 нм.

Дано:

D = 35× 10^{-6 м}

l = 700 нм = 700× 10^{-9 м}

____________

m -?

Решение:

Откуда:

В оптической разности хода укладывается четное число полуволны, значит, произойдет максимальное усиление света.

Ответ: максимальное усиление.

2. На мыльную пленку с показателем преломления 1, 33 падает нормально к ее поверхности белый свет. Какова наименьшая толщина пленки, если в отраженном свете она видна желтой? Длина волны желтого излучения 600 нм.

Дано:

n = 1, 33

l = 600× 10^{-9 м}

m = 1

_____________

d -?

Решение:

В условиях интерференции в тонких пленках: Откуда: В отраженном свете усиление происходит при m-нечетном, наименьшее нечетное число m = 1.

Ответ: 0, 113 мкм.

3. Какую наименьшую толщину должна иметь пластинка, показатель преломления которой 1, 54, чтобы при освещении ее красными лучами с длиной волны 750 нм, перпендикулярными к поверхности пластинки, она в отраженном свете казалась черной.

Дано:

n = 1, 54

l = 750× 10^{-9 м}

m = 2

___________

d -?

Решение:

Задача решается аналогично предыдущей, однако в отраженных лучах максимальное ослабление происходит при m-четном. Минимальное четное число m = 2.

Значит: Ответ: 0, 24 мкм

4. При освещении клина с очень малым углом a, сделанным из стекла с показателем преломления 1, 5 пучком света длиной волны 750 нм, падающем перпендикулярно к его поверхности, на нем наблюдаются чередующиеся темные и светлые полосы. Определить угол a, если расстояние между двумя соседними темными полосами на поверхности клина оказались равными 1 см.

Дано:

n = 1, 5

l = 750× 10^{-9 м}

а = 10^{-2 м}

____________

a -?

Решение:

a = 3, 9 н

Ответ: 3, 9 н

5. Определить постоянную дифракционной решетки, если при освещении ее светом с длиной волны 600 нм максимум второго порядка виден под углом 7°.

Дано:

l = 600× 10^{-9 м}

j = 7°

К = 2

____________

d -?

Решение:

Запишем формулу дифракционной решетки: Откуда:

Ответ: 0, 01 мм.

6. Определить длину волны, если максимум первого порядка отстоит от нулевого максимума на 36 мм, а дифракционная решетка с постоянной 0, 01 мм отстоит от экрана на расстоянии 500 мм.

Дано:

К = 1

а = 36 мм = 36× 10^{-3 м}

d = 0, 01 мм = 0, 01× 10^{-3 м}

l = 500 мм = 500× 10^{-3 м}

___________

l -?

Решение:

так как угол j мал, то

Учтем, что К=1, имеем

Ответ: 720 нм.

Блок 22 (б)

Элементы теории относительности

1. Принцип относительности.

2. Постулаты теории относительности.

3. Основные следствия, вытекающие из постулатов теории относительности.

4. Закон взаимосвязи массы и энергии. Импульс и энергия фотонов.

В.В.Жилко §62-66; Мякишев§53-58; Жданов§36.1-36.8

Принцип относительности.

Под инерциальными системами отсчета в классической механике принято понимать такие системы отсчета, в которых выполняется первый закон Ньютона – закон инерции. Принцип относительности Галилея утверждает, что все механические явления протекают в различных инерциальных системах одинаково. Время в классической механике носит абсолютный характер и не меняется при преобразованиях координат, это относится и к пространству. Альберт Эйнштейн пришел к новым представлениям о пространстве и времени. Если бы скорость света была равна 300 000 км/с только в системе отсчета связанной с эфиром, то измерял скорость света в произвольной инерциальной и системе, можно было бы обнаружить движение этой системы по отношению к эфиру и определить скорость этого движения. Опыт по обнаружению «эфирного ветра» был поставлен 1881г. американскими учеными А. Майкельсоном и Э. Морли по идее, высказанной за 12 лет до этого Маквеллом.

Рассмотрим принципиальную схему установки:

На массивной платформе размером 1, 5´ 1, 5 плавающей в емкости с ртутью, была собрана оптическая схема, получившая впоследствии название интерферометр Майкельсона. Такая конструкция обеспечивала независимость наблюдаемой интерференционной картины от механических колебаний платформы.

Свет от источника S делился на два пучка 1 и 2, распространявшихся в дальнейшем по взаимно перпендикулярным направлениям. Пучки отражались от зеркал М₁ и М₂, а затем сводились вместе. На экране D при сложении пучков наблюдалась интерференционная картина, зависящая от разности хода интерферирующих волн.

Если заставить один из лучей двигаться вдоль скорости движения Земли по орбите, а второй соответственно перпендикулярно, то «эфирный ветер» будет «разным» для этих лучей, что должно привести к появлению некоторой разности хода, т.е. к изменению интерференционной картины. Таким образом, при развороте платформы на 90˚ относительно направления движения Земли интерференционная картина должна сдвинуться на 0, 4 интерференционной полосы. Хотя интерферометр позволял наблюдать сдвиг интерференционной картины на 0, 01 полосы, ожидаемое смещение не было обнаружено. Эксперименты ставились в разное время суток и различные времена года. Но всегда получался отрицательный результат: движение Земли по отношению к эфиру обнаружить не удалось.

Все это было похоже на то, как если бы, высунув голову из окна машины, при скорости 100 км/ч не заметить встречного ветра. Это означало, что никакой особой среды – «светоносного эфира» не существует.

В 1905 г. Альбертом Эйнштейном была предложена новая теория пространства и времени (специальная теория относительности), которая позволила не только объяснить отрицательный результат опытов Майкельсона – Морли, но, и положила начало новой эпохе развития физики.

⇐ Предыдущая 21 22 23 24 252627 28 29 30 Следующая ⇒