Дисперсия электромагнитных волн. Поляризация света презентация

Явление дисперсии электромагнитных волн.
Дисперсией света называется зависимость показателя преломления от частоты ω (или длины волны λ). Прямое следствие этого - зависимость фазовой скорости света от частоты ω и длины волны λ.
Разложение пучка белого света в спектр при его прохождении через призму - также следствие дисперсии.

Распространение световых лучей в призме
Для малых углов преломления справедливо
В результате вычислений получаем
т.е. угол преломления зависит от величины показателя преломления

Дисперсия ЭМВ в веществе.
Количественной характеристикой дисперсии световых волн в веществе является величина
Для прозрачных веществ показатель преломления n уменьшается с ростом λ (см. рис.)
Такая дисперсия называется нормальной.

Аномальная дисперсия
Однако вблизи полос сильного поглощения величина D может поменять знак. Такая дисперсия называется аномальной.

Электронная теория дисперсии Лоренца
Теория рассматривает дисперсию света как результат взаимодействия ЭМ волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном ЭМ поле волны.
Уравнение движения оптического (внешнего) электрона
Решение этого уравнения
амплитуда вынужденных колебаний
закон дисперсии в модели Лоренца

Поглощение (абсорбция) света
Прохождение ЭМВ через вещество сопровождается потерями энергии, связанными с возбуждением колебаний электронов (с изменением их состояния). Уменьшение энергии световой волны в веществе называют поглощением (или абсорбцией) света.
закон Бугера
I, I0 - интенсивности плоской монохроматической волны на входе и выходе слоя поглощающего вещества толщиной х
α - коэффициент поглощения.
Поглощение света становится особенно сильным при приближении его частоты к частоте собственных колебаний электронов в атомах вещества (резонансное поглощение).

Виды спектров поглощения:
Линейчатый спектр — характерен для одноатомных газов (или паров). Резкие и узкие линии соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах. Если плотность газа увеличивать, то взаимодействие между атомами ведит к уширению линий.
Спектр в виде полос — характерен для молекул. Колебания атомов (и вращение групп атомов) приводит к образованию широких полос.
Сплошной спектр — характерен для жидкостей и твердых тел, в которых образуются коллективные возбуждения (например, электроны проводимости в металлах). Это обусловливает поглощение света в широкой области частот.

Поляризация света
Согласно теории Максвелла свет – поперечная электромагнитная волна, в которой вектора E и B перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны.
О явлениях волновой оптики, в которых проявляется поперечность световых волн, говорят как о проявлениях поляризации.
Естественный свет - неполяризован.
Лазерное излучение - поляризовано.

1) Линейно-поляризованный свет
2) Эллиптически-поляризованный свет
две монохроматические волны, поляризованные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (см. рис.)

Типы поляризации света

Закон Малюса
Интенсивность I света, прошедшего через систему скрещенных поляризаторов (схему Малюса, см. рис.)

Поляризация при преломлении и отражении
При падении естественного света на границу раздела двух диэлектриков отраженный и преломленный лучи частично поляризуются.
В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, в преломленном – колебания, лежащие в плоскости падения.
Закон Брюстера:
Если угол падения равен углу Брюстера, то отраженный луч является плоскополяризованным.