Умови повного відбиття світла. Світоводи.
При переході світла з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільну можна спостерігати явище повного відбиття, тобто зникнення переломленого променя. Це явище спостерігається при кутах падіння, що перевищують певний критичний кут # 945; пр, який називається граничним кутом повного відбиття світла.
Явище повного відображення можна спостерігати на прикладі. Якщо налити в стакан воду і підняти її вище рівня очей, то поверхня води при розгляді її знизу здається посрібленою внаслідок повного відбиття світла.
Якщо ми спробуємо з під води поглянути на те, що знаходиться в повітрі, то при певному значенні кута, під яким ми дивимося, можна побачити відбите від води дно.
Световод є закрите пристрій для спрямованої передачі світла. Світло, що потрапляє на торець світловода, може поширюватися по ньому на великі відстані за рахунок повного внутрішнього відбиття від бічних поверхонь. Використання світловодів дозволяє значно зменшити втрати світлової енергії при її передачі на відстані, а також використовувати криволінійні траси. Науково-технічний напрям, що займається розробкою і застосуванням оптичних світловодів, називається волоконної оптикою.
Електромагнітна природа світла. Монохроматізм і когерентність.
Під світлом в даний час розуміють електромагнітне випромінювання, сприймається людським оком.
Довжина хвиль сприйманого електромагнітного випромінювання лежить в інтервалі від 0,38 до 0,76 мкм.
Електромагнітні хвилі поперечні.
На підставі своїх теоретичних досліджень Максвелл зробив висновок: світло має електромагнітну природу.
Електромагнітна природа світла була підтверджена в дослідах Герца, який показав, що електромагнітні хвилі, подібно до світла на межі поділу двох середовищ, відчувають відображення і переломлення.
Монохромне випромінювання (від грец. # 956; # 972; # 957; # 959; # 962; - один, # 967; # 961; # 8182; # 956; # 945; - колір) - електромагнітне випромінювання, що володіє дуже малим розкидом частот, в ідеалі однією частотою (довжиною хвилі).
Монохроматичне випромінювання формується в системах, в яких існує тільки один дозволений електронний перехід із збудженого в основний стан.
Приклади: лазери, газорозрядні лампи, натрієва лампа, ртутна лампа.
Когерентність (від латинського cohaerens - знаходиться в зв'язку), взаємна узгодженість протікання в часі світлових коливань в різних точках простору і (або) часу, що виявляється при їх складанні. Коливання називаються когерентними, якщо різниця їх фаз залишається постійною в часі і при складанні коливань визначає амплітуду сумарного коливання.
Оптична різниця ходу. Інтерференцмя світлових хвиль.
Оптична різниця ходу - це різниця оптичних довжин шляхів світлових хвиль, що мають спільні початкову і кінцеву точки.
Інтерференція світла - перерозподіл інтенсивності світла в результаті накладення (суперпозиції) декількох когерентних світлових хвиль. Це явище супроводжується чергуються в просторі максимумами і мінімумами інтенсивності. Її розподіл називається інтерференційної картиною. Інтерференція - одне з яскравих проявів хвильової природи світла. Це цікаве і красиве явище спостерігається при накладенні двох або декількох світлових пучків. Інтенсивність світла в області перекривання пучків має характер чергуються світлих і темних смуг, причому в максимумах інтенсивність більше, а в мінімумах менше суми інтенсивностей пучків. При використанні білого світла інтерференційні смуги виявляються забарвленими в різні кольори спектру. З інтерференційними явищами ми стикаємося досить часто: кольору масляних плям на асфальті, забарвлення замерзаючих шибок, химерні кольорові малюнки на крилах деяких метеликів і жуків - все це прояв інтерференції світла.
Дифракція хвиль і принцип Гюйгенса-Френеля.
Дифракцією називається огибание хвилями перешкод, що зустрічаються на їхньому шляху, або в більш широкому сенсі - будь-яке відхилення розповсюдження хвиль поблизу перешкод від законів геометричної оптики. Завдяки дифракції хвилі можуть потрапляти в область геометричної тіні, огинати перешкоди, проникати через невеликі отвори в екранах і т. Д. Наприклад, звук добре чути за рогом будинку, т. Е. Звукова хвиля його огинає.
Явище дифракції пояснюється за допомогою принципу Гюйгенса згідно з яким кожна точка, до якої доходить хвиля, служить центром вторинних хвиль, а огинає цих хвиль задає положення хвильового фронту в наступний момент часу.
Поняття формування голографічного зображення.
На відміну від звичайної фотографії в голографії в світлочутливому шарі реєструється не оптичне зображення об'єкту зйомки, що характеризує розподіл яркостей його деталей, а тонка і складна інтерференційна картина відображення хвильового фронту об'єкта голографирования. Ця картина формується і реєструється в товщі емульсійного шару у вигляді специфічного голографічного зображення, що представляє собою дифракційні грати різної просторової частоти, які в залежності від застосовуваного методу голографирования розташовуються в шарі по-різному. Отримувані таким чином голограми візуально виглядають як рівномірні почорніння.
Поляризація світла. Способи його поляризації.
Світлова хвиля складається з багатьох цугів електромагнітних хвиль, випромінюваних окремими атомами.
Площина коливань (площина коливань світлового вектора) для кожного цуга орієнтована випадково. Тому в природному світлі коливання різних напрямків швидко і хаотично змінюють один одного.
Світло, в якому напрямку коливань світлового вектора якимсь чином впорядковані, називається поляризованим.
Поляризація світла - Виникає, коли світло під певним кутом падає на поверхню, відбивається і стає поляризованим. Поляризоване світло також вільно поширюється в просторі, як і звичайний сонячне світло, але переважно в двох напрямках - горизонтальному і вертикальному. «Вертикальна» складова приносить оці людини корисну інформацію, дозволяючи розпізнавати кольори і контраст. А "горизонтальна" складова створює "оптичний шум" або блиск.
Подвійне променезаломлення - роздвоєння світлового променя при проходженні через анізотропну середу, обумовлене залежністю показника заломлення (а отже, і швидкості хвилі) від її поляризації і орієнтації хвильового вектора щодо крісталлографіч. осей, т. е. від напрямку поширення (див. Крісталлооптіка, Оптична анізотропія). При падінні світлової хвилі на поверхню анізотропного середовища в останній виникають дві переломлених хвилі, що мають різну поляризацію і йдуть в різних напрямках з разл. швидкостями. Ставлення амплітуд цих хвиль залежить від поляризації падаючої хвилі. Розрізняють лінійне і еліптичне Д. л. в залежності від властивостей і симетрії кристалів.
Поглинання світла. Квантово причини.
Поглинанням світла називається явище втрати енергії пучком, що проходить через речовину. В результаті поглинання інтенсивність світла при проходженні через речовину зменшується.
Про квантово причини поглинання світла навіть google не чув ...
РОЗСІЯННЯ СВІТЛА, відхилення поширюється в середовищі світлового пучка у всіляких напрямках. Світло розсіюється на неоднорідностях середовища, на частинках і молекулах, при цьому змінюється просторовий розподіл інтенсивності, частотний спектр, поляризація світла. Розсіювання світла залежить від частоти світла, розміру розсіюють частинок. Розсіюванням сонячного світла на молекулах повітря пояснюється блакитний колір неба, а розсіюванням на частинках пилу і водяних парах - яскраві зорі при сході і заході Сонця.
Умови повного відбиття світла. Світоводи.
При переході світла з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільну можна спостерігати явище повного відбиття, тобто зникнення переломленого променя. Це явище спостерігається при кутах падіння, що перевищують певний критичний кут # 945; пр, який називається граничним кутом повного відбиття світла.
Явище повного відображення можна спостерігати на прикладі. Якщо налити в стакан воду і підняти її вище рівня очей, то поверхня води при розгляді її знизу здається посрібленою внаслідок повного відбиття світла.
Якщо ми спробуємо з під води поглянути на те, що знаходиться в повітрі, то при певному значенні кута, під яким ми дивимося, можна побачити відбите від води дно.
Световод є закрите пристрій для спрямованої передачі світла. Світло, що потрапляє на торець світловода, може поширюватися по ньому на великі відстані за рахунок повного внутрішнього відбиття від бічних поверхонь. Використання світловодів дозволяє значно зменшити втрати світлової енергії при її передачі на відстані, а також використовувати криволінійні траси. Науково-технічний напрям, що займається розробкою і застосуванням оптичних світловодів, називається волоконної оптикою.