 |
Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества.
|
|
|
|
Вращение плоскости поляризации света – объединённая общим феноменологич. проявлением группа эффектов, заключающихся в повороте плоскости поляризации поперечной волны в результате взаимодействия с анизотропной средой. Наиб. известностью пользуются эффекты, связанные с ВПП света, хотя аналогичные явления наблюдаются и в др. областях спектра эл.-магн. волн (в частности, в СВЧ-диапазоне), а также в акустике, физике элементарных частиц и т. д.
· Естественное вращение. При прохождении плоскополяр. света через некоторые вещества наблюдается вращение плоскости колебаний светового вектора или, как принято говорить, вращение плоскости поляризации.
· Магнитное вращение. Оптически неактивные вещества приобретают способность вращать плоскость поляризации под действием магнитного поля.
Оптически активные вещества – среды, обладающие естественной оптической активностью. Оптическая активность – это способность среды (кристаллов, растворов, паров вещества) вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света). Метод исследования оптической активности — поляриметрия. Оптически активные вещества подразделяются на 2 типа:
· оптически активны в любом агрегатном состоянии – сахара, камфора, винная кислота
· активны только в кристаллической фазе – кварц, киноварь
У веществ 1-го типа оптическая активность обусловлена асимметричным строением их молекул, 2-го типа – специфической ориентацией молекул (ионов) в элементарных ячейках кристалла (асимметрией поля сил, связывающих частицы в кристаллической решётке).
Основные фотометрические величины. Фотометрические и светотехнические величины.
|
|
|
Тела, излучающие свет, называются источниками света. Раздел оптики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников, назыв. фотометрией.
В фотометрии используются следующие величины:
· энергетические – характеризуют энергетические параметры оптического излучения безотносительно к его действию на приёмник излучения;
· световые – характеризуют действия света и оцениваются по воздействию на глаз (исходя из так называемой средней чувствительности глаза) или другие приемники излучения.
| Энергетические величины | Световые величины | ||
| Поток излучения Ф в = W/t | Вт | Световой поток Ф = I ω 1 лм =1 кд ср | люмен |
| Энергетическая светимость Rв = Ф в / S | Вт/м2 | Светимость R = Ф/ S | лм/м2 |
| Энергетическая сила света Iв= Ф в / ω | Вт/ср | Сила света I | кандела |
| Энергетическая яркость Bв = Δ Iв /Δ S | Вт ср м2 | Яркость B = I / S cos φ | кд/м2 |
| Энергетическая освещенность Eв = Ф в / S | Вт/м2 | Освещенность E = Ф/ S лм/[м2] | люкс |
Тепловое излучение. Закон Кирхгофа.
Самым распространенным является свечение тел, обусловленное их нагреванием. Этот вид свечения называется тепловым (или температурным) излучением. Тепловое излучение имеет место при любой температуре, однако при невысоких температурах излучаются практически лишь длинные (инфракрасные) электромагнитные волны. Из всех видов излучения равновесным может быть только тепловое излучение. К равновесным состояниям и процессам применимы законы термодинамики. Следовательно, и тепловое излучение должно подчиняться некоторым общим закономерностям, вытекающим из принципов термодинамики.
Закон Кирхгофа:
Отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела, оно является для всех тел одной и той же (универсальной) функцией частоты (длины волны) и температуры:
rωT – испускательная способность тела.
|
|
|
Сами величины rωT и aωT,взятые отдельно, могут меняться чрезвычайно сильно при переходе от одного тела к другому. Отношение же их оказывается одинаковыми для всех тел. Это означает, что тело, сильнее поглощающее какие-либо лучи будет эти лучи сильнее и испускать.
Для абсолютно черного тела по определению aωT = 1. Следовательно, из формулы вытекает, что rωT для такого тела равна f(ω, T). Таким образом, универсальная функция Кирхгофа f(ω, T) есть не что иное, как испускательная способность абсолютно твердого тела.
Абсолютно черное тело. Законы излучения абсолютно черного тела (Формула Планка, закон Стефана-Больцмана, закон смещения Вина).
По определению поглащательная способность тела aωT не может быть больше единицы. Для тела, полностью поглощающего упавшее на него излучение всех частот, aωT = 1. Такое тело называют абсолютно черным. Тело, для которого aωT = aT = const < 1, называется серым.
Формула Планка – выражение для спектральной плотности мощности излучения абсолютно чёрного тела, которое было получено Максом Планком. Для плотности энергии излучения u (ω, T):
Где ħ – постоянная Планка – 1.054 · 10−27 эрг·с
k – постоянная Больцмана
Закон Стефана-Больцмана – закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона: мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела: P = SεσT4, где ε – степень черноты (для всех веществ ε < 1, для абсолютно черного тела ε = 1). Важно отметить, что закон говорит только об общей излучаемой энергии. Распределение энергии по спектру излучения описывается формулой Планка, в соответствии с которой в спектре имеется единственный максимум, положение которого определяется законом Вина.
Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина: λmax = 0,0028999/T, где T – температура в кельвинах, а λmax – длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.
|
|
|
