Слайд 2
![ВОПРОСЫ 8. Характеристики спектрального прибора. Дисперсия угловая и линейная. Разрешающая](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-1.jpg)
ВОПРОСЫ
8. Характеристики спектрального прибора. Дисперсия угловая и линейная. Разрешающая сила.
9. Дисперсия
света. Фазовая скорость, групповая скорость. Электронное объяснение дисперсии.
Слайд 3
![10. Поглощение света. Формула Бугера-Ламберта-Бера. Рассеяние света. Закон Рэлея. 11.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-2.jpg)
10. Поглощение света. Формула Бугера-Ламберта-Бера. Рассеяние света. Закон Рэлея.
11. Поляризация света.
Типы поляризации. Степень поляризации. Закон Малюса (Вывод).
Слайд 4
![8. Характеристики спектрального прибора. Дисперсия угловая и линейная. Разрешающая сила.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-3.jpg)
8. Характеристики спектрального прибора. Дисперсия угловая и линейная. Разрешающая сила.
Слайд 5
![Угловая дисперсия определяет угловое расстояние между двумя спектральными линиями, различающимися](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-4.jpg)
Угловая дисперсия определяет угловое расстояние между двумя спектральными линиями, различающимися по
длине волны на единицу длины
(1 нм, 1 Å и т.п.)
δφ – угловое расстояние между направлениями двух лучей, которые различаются на δλ.
Слайд 6
![Угловая дисперсия для дифракционной решётки. Продифференцируем выражение:](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-5.jpg)
Угловая дисперсия для дифракционной решётки.
Продифференцируем выражение:
Слайд 7
![Линейная дисперсия определяет линейное расстояние между двумя спектральными линиями, различающимися](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-6.jpg)
Линейная дисперсия определяет линейное расстояние между двумя спектральными линиями, различающимися по
длине волны на единицу длины (1 нм, 1 Å и т.п.)
Слайд 8
![Для небольших углов здесь δℓ – линейное расстояние на экране](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-7.jpg)
Для небольших углов
здесь δℓ – линейное расстояние на экране между спектральными
линиями, различающимися на δλ, f – фокусное расстояние линзы. Отсюда (для дифракционной решётки):
Слайд 9
![Разрешающая сила определяет минимальную разность длин волн δλ, при которой две линии воспринимаются в спектре раздельно](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-8.jpg)
Разрешающая сила определяет минимальную разность длин волн δλ, при которой две
линии воспринимаются в спектре раздельно
Слайд 10
![Два близких максимума воспринимаются глазом раздельно в том случае, если](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-9.jpg)
Два близких максимума воспринимаются глазом раздельно в том случае, если интенсивность
в промежутке между ними составляет не более 80% от интенсивности максимума.
Согласно Рэлею (критерий Рэлея), это имеет место, если край одного совпадает с серединой другого.
Слайд 11
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-10.jpg)
Слайд 12
![Разрешающая сила дифракционной решётки R = mN, N – число](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-11.jpg)
Разрешающая сила дифракционной решётки
R = mN,
N – число штрихов на дифракционной
решётке, m – порядок спектра.
Слайд 13
![Разрешающая сила объектива Дифракционная картина не зависит от расстояния между](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-12.jpg)
Разрешающая сила объектива
Дифракционная картина не зависит от расстояния между отверстием и
линзой, поэтому их можно совместить, в дальнейшем будет идти речь о диаметре отверстия (он же диаметр линзы).
Слайд 14
![Фактически, воспринимаемые изображения – это наложение дифракционных картин от огромного](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-13.jpg)
Фактически, воспринимаемые изображения – это наложение дифракционных картин от огромного числа
точечных источников (зрачок – линза, сетчатка – экран), но на центральное пятно приходится 84 % энергии светового потока от источника и чем больше диаметр линзы, тем меньше точка (картина формируется чётче).
Слайд 15
![То есть, мало иметь линзу с большой оптической силой –](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-14.jpg)
То есть, мало иметь линзу с большой оптической силой – для
чёткого изображения она ещё должна быть большой.
Слайд 16
![Вычислим разрешающую силу объектива. Угловые размеры центрального пятна для дифракции](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-15.jpg)
Вычислим разрешающую силу объектива.
Угловые размеры центрального пятна для дифракции на круглом
отверстии (расстояние от центра до первого минимума)
Слайд 17
![С учётом положения Рэлея Диаметр зрачка D = 2 мм,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-16.jpg)
С учётом положения Рэлея
Диаметр зрачка D = 2 мм,
длина волны зелёного
цвета λ = 0,5*10-3 мм:
Слайд 18
![Спутник шпион: Высота орбиты H = 200 км, звёзды на](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-17.jpg)
Спутник шпион:
Высота орбиты H = 200 км, звёзды на погонах ℓ
= 2 см:
Чтобы рассмотреть погоны, нужен телескоп с диаметром линзы в 6 метров.
Слайд 19
![9. Дисперсия света. Фазовая скорость, групповая скорость. Электронное объяснение дисперсии.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-18.jpg)
9. Дисперсия света. Фазовая скорость, групповая скорость. Электронное объяснение дисперсии.
Слайд 20
![Дисперсия света – явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества от частоты n = f(ω).](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-19.jpg)
Дисперсия света – явления, обусловленные зависимостью показателя преломления вещества от частоты
n
= f(ω).
Слайд 21
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-20.jpg)
Слайд 22
![Реальная волна, передающая сигнал, представляет собой импульс. Согласно теореме Фурье](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-21.jpg)
Реальная волна, передающая сигнал, представляет собой импульс. Согласно теореме Фурье его
можно представить как наложения полей с частотами, заключёнными в интервале Δω. Суперпозиция таких волн называется волновым пакетом.
Слайд 23
![Чем меньше длина пакета Δx, тем больше Δω. Δk*Δx ≈ 2π.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-22.jpg)
Чем меньше длина пакета Δx, тем больше Δω. Δk*Δx ≈ 2π.
Слайд 24
![В недиспергирующей волне все волны движутся с одинаковой фазовой скоростью](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-23.jpg)
В недиспергирующей волне все волны движутся с одинаковой фазовой скоростью
Слайд 25
![В диспергирующей среде фазовая скорость разная (V), это приводит к](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-24.jpg)
В диспергирующей среде фазовая скорость разная (V), это приводит к перемещению
волнового пакета с групповой скоростью U
Слайд 26
![Понятие групповой скорости имеет смысл в случае незначительного поглощения энергии (коэффициент поглощения æ](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-25.jpg)
Понятие групповой скорости имеет смысл в случае незначительного поглощения энергии (коэффициент
поглощения æ << 1).
Слайд 27
![Дисперсию можно описать следующей формулой N – число молекул в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-26.jpg)
Дисперсию можно описать следующей формулой
N – число молекул в единице объёма,
e – заряд электрона, m – масса электрона, ω0k – собственная частота колебаний k-го электрона,
ω – частота световой волны.
Слайд 28
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-27.jpg)
Слайд 29
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-28.jpg)
Слайд 30
![10. Поглощение света. Формула Бугера-Ламберта-Бера. Рассеяние света. Закон Рэлея. Закон Вавилова-Черенкова.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-29.jpg)
10. Поглощение света. Формула Бугера-Ламберта-Бера. Рассеяние света. Закон Рэлея.
Закон Вавилова-Черенкова.
Слайд 31
![При прохождении через вещество, электромагнитная волна теряет энергию на возбуждение электронных колебаний.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-30.jpg)
При прохождении через вещество, электромагнитная волна теряет энергию на возбуждение электронных
колебаний.
Слайд 32
![Закон Бугера-Ламберта-Бера I0 – интенсивность света на входе, I –](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-31.jpg)
Закон Бугера-Ламберта-Бера
I0 – интенсивность света на входе, I – интенсивность света
на глубине ℓ,
kλ – коэффициент поглощения.
Слайд 33
![Коэффициент поглощения в разреженных газах (молекулы не взаимодействуют) ω k](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-32.jpg)
Коэффициент поглощения в разреженных газах (молекулы не взаимодействуют)
ω
k
Слайд 34
![Коэффициент поглощения в сжатых газах, жидкостях и твёрдых телах (молекулы взаимодействуют) ω k](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-33.jpg)
Коэффициент поглощения в сжатых газах, жидкостях и твёрдых телах (молекулы взаимодействуют)
ω
k
Слайд 35
![Рассеяние света В однородной среде свет не рассеивается из-за взаимного](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-34.jpg)
Рассеяние света
В однородной среде свет не рассеивается из-за взаимного погашения вторичных
волн в направлениях отличных от распространения первичной волны.
Слайд 36
![Рассеяние в мутных средах 1) дымы – взвесь твёрдых частиц](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-35.jpg)
Рассеяние в мутных средах
1) дымы – взвесь твёрдых частиц в воздухе,
газах;
2) туманы – взвесь капелек жидкости в воздухе;
3) взвеси или суспензии – взвесь твёрдых частиц в жидкости;
Слайд 37
![4) эмульсии – взвесь капелек жидкости в другой жидкости (молоко);](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-36.jpg)
4) эмульсии – взвесь капелек жидкости в другой жидкости (молоко);
5) твёрдые
тела вроде перламутра, опалов;
6) а также в чистых газах и жидкостях из-за флуктуаций плотности. Такое рассеяние называется молекулярным.
Слайд 38
![Закон Рэлея: интенсивность рассеиваемого света прямопропорциональна четвёртой степени частоты (для](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-37.jpg)
Закон Рэлея: интенсивность рассеиваемого света прямопропорциональна четвёртой степени частоты (для размеров
частиц в рассеивающей среде не более 0,1λ)
Слайд 39
![Также, на рассеяние влияет направление излучения рассеянного света относительно первоначального](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-38.jpg)
Также, на рассеяние влияет направление излучения рассеянного света относительно первоначального направления
и плоскости поляризации. Дело в том, что электроны вещества не излучают в том направлении, в котором сами совершают колебания, т.е. в направлении вектора Е падающего света.
Слайд 40
![Диаграмма направленности излучения колеблющегося электрона](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-39.jpg)
Диаграмма направленности излучения колеблющегося электрона
Слайд 41
![поляризатор естественный свет рассеянный свет прошедший свет](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-40.jpg)
поляризатор
естественный свет
рассеянный свет
прошедший свет
Слайд 42
![Интенсивность прошедшего света с учётом потерь на поглощение (коэффициент поглощения](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-41.jpg)
Интенсивность прошедшего света с учётом потерь на поглощение (коэффициент поглощения kλ)
и с учётом потерь на рассеяние (коэффициент рассеяния k/ - коэффициент экстинции)
Слайд 43
![Эффект Вавилова-Черенкова – излучение электронами электромагнитных волн при скорости электрона](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-42.jpg)
Эффект Вавилова-Черенкова – излучение электронами электромагнитных волн при скорости электрона больше
скорости света в некоторой среде. Электрон излучает при постоянной скорости. Излучение идёт по конусу, ось которого образует направление скорости частицы.
Слайд 44
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-43.jpg)
Слайд 45
![11. Поляризация света. Типы поляризации. Степень поляризации. Закон Малюса (Вывод).](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-44.jpg)
11. Поляризация света. Типы поляризации. Степень поляризации. Закон Малюса (Вывод).
Слайд 46
![Естественный свет – это свет, в котором вектор Е совершает](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-45.jpg)
Естественный свет – это свет, в котором вектор Е совершает колебания
в произвольном направлении (но всегда перпендикулярно направлению распространения).
Слайд 47
![Плоскополяризованный свет – вектор Е лежит в одной плоскости, которая](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-46.jpg)
Плоскополяризованный свет – вектор Е лежит в одной плоскости, которая называется
плоскостью поляризации.
Эллиптически поляризованный свет – свет, у которого вектор Е совершает вращение, конец вектора Е при этом описывает эллипс.
Слайд 48
![а) Естественный свет б) Плоскополяризованный свет в) Эллиптически поляризованный свет а б в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-47.jpg)
а) Естественный свет
б) Плоскополяризованный свет
в) Эллиптически поляризованный свет
а б в
Слайд 49
![Луч света можно рассматривать как суперпозицию (сложение) двух плоскополяризованных лучей](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-48.jpg)
Луч света можно рассматривать как суперпозицию (сложение) двух плоскополяризованных лучей с
перпендикулярными друг другу векторами Е. Если колебания векторов Ex и Ey несогласованные, то получится неполяризованный свет. Если колебания векторов согласованные (когерентные лучи), то получится свет той или иной поляризации.
Слайд 50
![Эллиптически поляризованный свет из двух плоскополяризованных лучей Ey Ex](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-49.jpg)
Эллиптически поляризованный свет из двух плоскополяризованных лучей
Ey
Ex
Слайд 51
![Степень поляризации частично поляризованного света здесь Imax и Imin –](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-50.jpg)
Степень поляризации частично поляризованного света
здесь Imax и Imin – наибольшая и
наименьшая интенсивности света, прошедшего через поляризатор при разных его положениях.
Слайд 52
![Закон Малюса Изменение интенсивности поляризованного света после прохождения через анализатор](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-51.jpg)
Закон Малюса
Изменение интенсивности поляризованного света после прохождения через анализатор (тот же
поляризатор)
здесь φ – угол между плоскостью поляризации света (плоскость поляризатора) и плоскостью анализатора.
Слайд 53
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-52.jpg)
Слайд 54
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-53.jpg)
Слайд 55
![Лекция № 4 ДИСПЕРСИЯ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТА С ВЕЩЕСТВОМ](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-54.jpg)
Лекция № 4
ДИСПЕРСИЯ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТА С ВЕЩЕСТВОМ
Слайд 56
![ВОПРОСЫ 12. Угол Брюстера (Вывод). Полное внутреннее отражение (Вывод). 13.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-55.jpg)
ВОПРОСЫ
12. Угол Брюстера (Вывод). Полное внутреннее отражение (Вывод).
13. Дифракция рентгеновских
лучей.
14. Голография.
15. Двулучепреломление. Искусственное двулучепреломление. Ячейки Керра. Вращение плоскости поляризации.
Слайд 57
![12. Угол Брюстера (Вывод). Полное внутреннее отражение (Вывод).](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-56.jpg)
12. Угол Брюстера (Вывод). Полное внутреннее отражение (Вывод).
Слайд 58
![Свет, отраженный от диэлектрика или металла, возникает в результате интерференции](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-57.jpg)
Свет, отраженный от диэлектрика или металла, возникает в результате интерференции когерентных
вторичных волн, излучаемых электронами и атомными ядрами вещества, которые возбуждаются падающей волной, проникающей в вещество. Если бы поле в вещество совсем не проникало, то отражение света было бы невозможным.
Слайд 59
![Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков с показателями преломления n1 и n2 (n1](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-58.jpg)
Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков с показателями
преломления n1 и n2 (n1 < n2) под произвольным углом, то наблюдается отраженный и преломленный лучи. Если свет падает под углом Брюстера αБр, то отраженный луч полностью линейно поляризован.
Слайд 60
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-59.jpg)
Слайд 61
![Точки и стрелочки на рисунке обозначают расположение вектора Е. Стрелочки](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-60.jpg)
Точки и стрелочки на рисунке обозначают расположение вектора Е. Стрелочки соответствуют
вектору Е, который лежит в плоскости рисунка, точки соответствуют вектору, который перпендикулярен плоскости рисунка.
Слайд 62
![Луч света изображён красным. Он идёт «мимо нас» вправо (рисунок](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-61.jpg)
Луч света изображён красным. Он идёт «мимо нас» вправо (рисунок слева)
и идёт «на нас» (рисунок справа). Вектор Е изображён чёрным. В обоих случаях лучи плоско поляризованные.
Слайд 63
![Если луч света естественный, то все направления вектора Е равновероятны](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-62.jpg)
Если луч света естественный, то все направления вектора Е равновероятны –
стрелочек и точечек на рисунке одинаковое количество.
Если луч падает на границу раздела двух сред под углом Брюстера, то отражённый луч полностью поляризован – на нём вектор Е изображается только точками.
Слайд 64
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-63.jpg)
Слайд 65
![Причём, угол падения и угол отражения в сумме дают угол](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-64.jpg)
Причём, угол падения и угол отражения в сумме дают угол 90°
(αБр + β = φ = 90°). Только в этом случае отражённый луч полностью поляризован, так как электрон не может излучать в направлении своего колебания, но излучает в перпендикулярном. Поэтому пропадает поляризация, совпадающая по направлению с отражённым лучом.
Слайд 66
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-65.jpg)
Слайд 67
![Диаграмма направленности излучения колеблющегося электрона](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-66.jpg)
Диаграмма направленности излучения колеблющегося электрона
Слайд 68
![Согласно закону преломления](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-67.jpg)
Согласно закону преломления
Слайд 69
![Полное внутреннее отражение – явление, при котором свет полностью отражается](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-68.jpg)
Полное внутреннее отражение – явление, при котором свет полностью отражается от
границы раздела двух сред и не проникает в другую среду.
Слайд 70
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-69.jpg)
Слайд 71
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-70.jpg)
Слайд 72
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-71.jpg)
Слайд 73
![13. Дифракция рентгеновских лучей.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-72.jpg)
13. Дифракция рентгеновских лучей.
Слайд 74
![Дифракция рентгеновских лучей Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные волны с](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-73.jpg)
Дифракция рентгеновских лучей
Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные волны с длиной волны
λ ≈ 10−8 – 10−10 м.
Если кристаллическое тело рассматривать как совокупность параллельных атомных плоскостей, находящихся на расстоянии
d ≈ 10−10 м друг от друга,
Слайд 75
![то для рентгеновских лучей его можно рассматривать естественной трехмерной дифракционной](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-74.jpg)
то для рентгеновских лучей его можно рассматривать естественной трехмерной дифракционной решеткой.
Процесс
дифракции рентгеновского излучения представляется как отражение излучения от системы этих плоскостей кристаллической решетки.
Слайд 76
![Дифракционные максимумы возникают в направлениях, в которых вторичные (рассеянные атомами)](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-75.jpg)
Дифракционные максимумы возникают в направлениях, в которых вторичные (рассеянные атомами) волны
распространяются с одинаковыми фазами.
Дифракционные максимумы удовлетворяют условиям Лауэ:
a(cosα – cosα0) = hλ,
b(cosβ – cosβ0) = kλ,
c(cosγ – cosγ0) = ℓλ,
Слайд 77
![где а, b, c – периоды кристаллической решетки по трем](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-76.jpg)
где а, b, c – периоды кристаллической решетки по трем осям;
α0, β0, γ0 – углы, образованные падающими лучами; α, β, γ – углы, между рассеянными лучами и осями кристалла; h, k, ℓ – целые числа.
a α0 α
Слайд 78
![С другой стороны, можно воспользоваться формулой для дифракционной решётки (Формула](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-77.jpg)
С другой стороны, можно воспользоваться формулой для дифракционной решётки (Формула
Брэгга-Вульфа). Дифракционный максимум удовлетворяет условию 2dsinθ = ± mλ,
где θ – угол скольжения; d – период элементарной кристаллической решетки кристалла; m – порядок дифракционного максимума.
Слайд 79
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-78.jpg)
Слайд 80
![Применение: рентгеновская спектроскопия для исследования состава рентгеновского излучения и рентгеноструктурный анализ – для изучения структуры кристаллов.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-79.jpg)
Применение: рентгеновская спектроскопия для исследования состава рентгеновского излучения и рентгеноструктурный анализ
– для изучения структуры кристаллов.
Слайд 81
![14. Голография.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-80.jpg)
Слайд 82
![Голография В 1948 г. английский физик Габор предложил метод получения](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-81.jpg)
Голография
В 1948 г. английский физик Габор предложил метод получения объемных изображений
различных предметов, получивший название голографии, заключающийся в записи, воспроизведении и преобразовании волновых полей. Голография происходит от греческих слов «holos» – весь, полный и «grapho» – пишу, рисую.
Слайд 83
![В этом методе учитываются при записи голограммы не только амплитуды,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-82.jpg)
В этом методе учитываются при записи голограммы не только амплитуды, но
и фазы рассеянных предметом интерферируемых волн.
Голограмма – запись на чувствительном материале интерференционной картины, возникающей в результате взаимодействия волнового поля с опорной волной.
Слайд 84
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-83.jpg)
Слайд 85
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-84.jpg)
Слайд 86
![Волна V0, отраженная предметом П, складывается с опорной волной Vs](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-85.jpg)
Волна V0, отраженная предметом П, складывается с опорной волной Vs от
источника лазерного излучения.
Опорная волна должна иметь простую форму (волновой фронт плоский или сферический) и быть когерентной по отношению к предметной волне.
Слайд 87
![В результате наложения волн V0 и Vs возникает пространственная интерференционная](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-86.jpg)
В результате наложения волн V0 и Vs возникает пространственная интерференционная картина
(стоячая волна), представляющая собой систему поверхностей пучностей, на которых интенсивность волнового поля максимальна с чередующимися узловыми поверхностями, где интенсивность становится минимальной.
Слайд 88
![Интерференционная картина записывается в прозрачной светочувствительной среде объемом V. После](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-87.jpg)
Интерференционная картина записывается в прозрачной светочувствительной среде объемом V. После экспозиции
и химической обработки голограммы в толще светочувствительного материала формируется фотографическое изображение, распределение плотности которого моделирует распределение интенсивности в стоячей волне.
Слайд 89
![15. Двулучепреломление. Искусственное двулучепреломление. Ячейки Керра. Вращение плоскости поляризации.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-88.jpg)
15. Двулучепреломление. Искусственное двулучепреломление. Ячейки Керра. Вращение плоскости поляризации.
Слайд 90
![Двулучепреломление Явление наблюдается в анизотропных кристаллах – где показатель преломления](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-89.jpg)
Двулучепреломление
Явление наблюдается в анизотропных кристаллах – где показатель преломления (n2 =
ε) зависит от направления поляризации (плоскости колебаний вектора Е). Луч света в таком кристалле разделяется на о-обыкновенный (показатель преломления no) и
е-необыкновенный лучи (показатель преломления ne).
Слайд 91
![У обыкновенной волны волновая поверхность − сфера, у необыкновенной −](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-90.jpg)
У обыкновенной волны волновая поверхность − сфера, у необыкновенной − эллипсоид
вращения вокруг оптической оси кристалла.
Оптической осью называют направление в кристалле, при повороте вокруг которого анизотропных свойств в нем не наблюдается.
Слайд 92
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-91.jpg)
Слайд 93
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-92.jpg)
Слайд 94
![Искусственное двойное лучепреломление основано на зависимости показателя преломления от внешнего](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-93.jpg)
Искусственное двойное лучепреломление основано на зависимости показателя преломления от внешнего воздействия.
Для твёрдых тел
no – ne = kσ,
здесь σ – напряжение, k – коэффициент пропорциональности. Используется для исследования распределения нагрузки в деталях.
Слайд 95
![Эффект Керра (ячейки Керра) Квадратичный электрооптический эффект возникает в результате](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-94.jpg)
Эффект Керра (ячейки Керра)
Квадратичный электрооптический эффект возникает в результате двойного лучепреломления
в оптических изотропных средах (газах, жидкостях, кристаллах с центром симметрии, стеклах и т. д.) под действием внешнего электрического поля.
Слайд 96
![Оптически изотропная среда, помещенная в электрическое поле, становится анизотропной и](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-95.jpg)
Оптически изотропная среда, помещенная в электрическое поле, становится анизотропной и приобретает
свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого направлена вдоль вектора этого поля. Эффект Керра объясняет возникновение электронной поляризации в проходящем через среду линейнополяризованного света.
Слайд 97
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-96.jpg)
Слайд 98
![В отсутствии электрического поля свет не проходит через поляроиды (поляризатор](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-97.jpg)
В отсутствии электрического поля свет не проходит через поляроиды (поляризатор и
анализатор скрещены).
Наведенная электрическим полем, искусственная оптическая анизотропия вещества приводит к возникновению обыкновенного и необыкновенного лучей.
Слайд 99
![Из-за различия скорости их распространения между ними возникает разность фаз](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-98.jpg)
Из-за различия скорости их распространения между ними возникает разность фаз Δϕ
и, в результате интерференции на выходе из вещества, получаем эллиптически поляризованный свет. О величине эффекта судят по интенсивности прошедшего через анализатор света, регистрируемого фотоприемником ФП.
Слайд 100
![Разность фаз где d − размер ячейки Керра; В −](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-99.jpg)
Разность фаз
где d − размер ячейки Керра; В −
постоянная Керра.
Эффект Керра характеризуется малой инерционностью, время релаксации τ ~ 10−11 − 10−12 с, что используется при создании быстродействующих оптических затворов
Слайд 101
![Вращение плоскости поляризации При прохождении света через оптически активное вещество,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-100.jpg)
Вращение плоскости поляризации
При прохождении света через оптически активное вещество, плоскость поляризации
поворачивается на угол φ = αℓ (закон Био), ℓ – путь света в кристалле, α – постоянная вращения. После отражения на выходе из среды φ = 0, потому что угол поворота связан с направлением света.
Слайд 102
![Эффект Фарадея – вращение плоскости поляризации под действием магнитного поля](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-101.jpg)
Эффект Фарадея – вращение плоскости поляризации под действием магнитного поля φ
= VℓH, V – постоянная Верде, H – напряжённость магнитного поля. После отражения на выходе из среды φ = 2φ, потому что угол поворота не связан с направлением света и плоскость поляризации продолжает поворот в том же направлении.
Слайд 103
![Нелинейная оптика При значительных значения напряжённости электрического поля (примерно равных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-102.jpg)
Нелинейная оптика
При значительных значения напряжённости электрического поля (примерно равных напряжённости в
атоме Е ~ Еат) принцип суперпозиции нарушается.
Слайд 104
![Самофокусировка](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-103.jpg)
Слайд 105
![Генерация гармоник ω 2ω, ω](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-104.jpg)
Генерация гармоник
ω 2ω, ω
Слайд 106
![Вынужденное комбинационное рассеяние ВКР (ω – частота распространяющейся электромагнитной волны](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/256828/slide-105.jpg)
Вынужденное комбинационное рассеяние ВКР (ω – частота распространяющейся электромагнитной волны (фотонов),
Ω – частота колебательных волн, распространяющихся в кристалле(фононов)). ВКР повторяет параметры лазерного излучения.