Поляризація світла. Способи одержання поляризованого світла, подвійне променезаломлення , Призма Ніколя.

Поляризація світла – виникає, коли напрямки коливань векторів зафіксовані в просторі або змінюються за певним законом. Поляризоване світло отримують наступними способами:

-під час відбивання або заломлення природного світла на межі поділу двох діелектриків;

-під час проходження світла анізотропною прозорою речовиною;

-під час розсіювання світла;

Розрізняють 3 види поляризованого світла: плоско поляризоване, еліптично поляризоване, частково поляризоване. Подвійне променезаломлення означає, що всередині анізотропної речовини світловий промінь поділяється на два промені. Один з променів є продовженням падаючого, а другий відхиляється на деякий кут.

Світло поляризується при розсіянні на частинках, значно менших за світлову хвилю. Розсіяне світло під кутом 90° до напряму поширення пучка світла є повністю поляризованим. Під іншими кутами воно виявляється частково поляризованим. Частково поляризоване світло відрізняється від природного (неполяризованого) тим, що у нього амплітуда коливань у одній певній площині більша чи менша від амплітуд коливань в інших площинах. Прикладом такого частково поляризованого світла є світло, відбите від скла під кутом, що відрізняється від кута повної поляризації, а також світло, заломлене склом, яким користуються для одержання майже повністю поляризованого світла. Для цього світло пропускають через сукупність скляних пластинок. При кожному заломленні ступінь поляризації збільшується і при зростанні кількості пластинок наближається до 100 %. Практично вже при дев’яти пластинках ступінь поляризації достатній. Усі прилади, що дають поляризоване світло, називають поляризаторами. Ці прилади використовують також для виявлення поляризації світла. В цьому разі їх називають аналізаторами.

Для одержання плоскополяризованого світла застосовують так звані поляроїди — целулоїдні плівки, на які наносять однаково орієнтовані кристали герапатиту — сульфату йодистого хініну. їх широко використовують в автомобільній промисловості. Наприклад, пластинки поляроїда закріплюють на передньому склі автомобіля і на фарах. Пластинка поляроїда на передньому склі є аналізатором, пластинки на фарах — поляризаторами. Площини поляризації пластинок утворюють кут 45° з горизонтом і паралельні одна одній. Водій, дивлячись на дорогу через поляроїд, бачить відбите світло від фар своєї машини, тобто бачить освітлену ними дорогу, оскільки відповідні площини поляризації паралельні, але не бачить світла від фар зустрічного автомобіля, які покриті поляроїдом. Площини поляризації їх взаємно перпендикулярні. Це захищає водія від осліплювальної дії фар зустрічного автомобіля.
В оптично анізотропних кристалах спостерігається явище подвійного променезаломления, яке полягає в тому, що промінь світла, падаючи на поверхню кристала, роздвоюється в ньому на два промені, що дальше поширюються з різними швидкостями.
Призма Ніколя: оптичний елемент, призначений для поляризації світла, поляризатор. Призма складається з паралелепіпеда, вирізаного із ісландського шпату, розрізаного під кутом 68° і склеєного прозорою рідиною канадським бальзамом.

Неполяризований промінь світла входить в кристал і роздвоюється завдяки явищу подвійного променезаломлення. Звичайний промінь зазнає повного внутрішнього відбиття, а незвичайний промінь проходить далі. Внаслідок утворюється поляризований пучок світла. Призма Ніколя поляризує світло, кутова апертура якого не перевищує 30°.

Світло,електричний вектор якого коливається лише в одному напрямі, називається плоскополяризованим. Перша пластинка поляризує світло і називається поляризатором, а друга-аналізатором. Деякі кристали здатні до подвійного променезаломлення, тобто заломлені промені в цих кристалах діляться на два. Призма Ніколя –найбільш досконала оптична система, яка призначена для поляризації світла. Призму виготовляють з кристалу кальциту, розпилюють по діагоналі та склеюють канадським бальзамом.

96.Оптичні активні середовища. Закон Біо.
Оптично активні середовища – речовини, які здатні повертати площину коливань поляризованого світла на деякий кут (яблучна. мигдальна кислоти, розчин камфори, глюкоза).

Розрізняють 2 типи ОАР.

1 тип – оптично активні речовини в будь якому стані (цукор, камфора, винна кислота). Їх оптична активність обумовлена асиметричною будовою молекул

2 тип – речовини активні тільки у кристалічній фазі (кварц, кіновар). Оптична активність обумовлена специфічною орієнтацією молекул (іонів) у елементарних комірках кристалу.

Оптично активні кристали завжди мають вигляд двох структур, одна з яких є дзеркальним відображенням іншої. У результаті дослідів з’ясовано, що розчини цукру, білки, амінокислоти, нуклеїнові кислоти повертають площину поляризації вправо.

Оптична активність вперше була виявлена у 1811р. У 1815 Ж. Б. Біо встановив оптичну активність чистих рідин (скипидару), а потім розчинів і парів багатьох, в основному органічних, речовин. Закон Біо:

α =[α] cl

α – кут обертання площини поляризованого світла, що пройшло крізь шар некристалічної речовини, якій притаманна природна оптична активність.

[α] –питома оптична обертальна здатність.

С – концентрація речовини.

L – товщина шару речовини.

97.Cпонтанне та індуковане випромінювання. Основні структурні складові лазера та їх призначення.
Під час переходу атома з вищого енергетичного рівня на нижчий випромінюється енергія. Таке випромінювання(за відсутності зовнішніх чинників)називається спонтанним або самовільним). Спонтанне випромінювання має випадковий характер; це випромінювання квантів з різними довжинами хвиль. Ці кванти не узгоджені ні за частотою, ні за фазою, тобто вони некогерентні. Також існує вимушене, або індуковане випромінювання. Перебуваючи у збудженому стані, частинка може перейти на нижчий енергетичний рівень під впливом зовнішнього фотона. Порівнюючи цей процес із поглинанням, можна сказати, що під час поглинання квант світла зникає, а під час вимушеного випромінювання утворюється ще один квант. Утворений квант має таку ж чистоту, фазу, напрям поширення, як первинний, тобто випромінювання когерентне і посилене. Лазер- це оптичний квантовий генератор, потужне джерело когерентного випромінювання. Функціонально лазер складається з активного середовища, системи накопичування, оптичного резонатора та інших додаткових елементів. Оптичний резонатор- це система з двох дзеркал, яка забезпечує формування випромінювання вздовж оптичної осі. Оптичний резонатор разом з допоміжними елементами забезпечує вибірковість фотонних станів. Завдяки цьому вздовж очі виникає випромінювання з високими когерентними властивостями- лазерне випромінювання. Система накачування забезпечує збудження активних центрів, виникає інверсна заселеність робочих рівнів активних центрів.

Активними середовищами можуть бути:

1. гази та газові суміші (газові лазери)

2. рідини (рідинні лазери)

3. кристали (твердотілі лазери)

4. напівпровідники (напівпровідникові лазери)

Системи накачування бувають різними залежно від типу активного середовища. У газових лазерах активні центри збуджуються за допомогою електричного розряду в активному середовищі (тліючий розрід), у рубіновому лазері- за допомогою газорозрядної лампи з джерелом живлення.

98.Основні властивості лазерного випромінювання.
Лазерне випромінювання має властивості як хвиль, так і частинок.Властивості лазерного випромінювання, які зумовили його широке використання в різних галузях науки та техніки- монохроматичність,когерентність, малий кут розбігання променів, велика густина енергії та поляризованість випромінювання. Монохроматичність лазерного випромінювання пояснюється тим, що індуковане випромінювання- процес резонансний. Монохроматичністю випромінювання пояснюється його селективна дія, тобто лазерний промінь взаємодіє лише з тим середовищем, у якому він поглинається. Наприклад, червоне світло рубінового лазера інтенсивно поглинається зеленими рослинами, руйнуючи їх.Лазерне випромінювання когерентне, тобто в різних точках простору в один і той же час,або в одній і тій же точці, але в різні моменти часу світлової хвилі скоординовані між собою. В лазерах генерація фотонів відбувається узгоджено за напрямом і фазою. Когерентність зумовлює високу спрямованість потоку лазерного випромінювання.Лазерне випромінювання має нелінійні властивості (потужне випромінювання): Лазерне випромінювання поляризоване.

99.Дія лазерного випромінювання на живі тканини.
Дія лазерного випромінювання на живий організм виявляється через певні структурні, функціональні та біохімічні зміни. Під час взаємодії лазерного випромінювання з тканинами організму частина його енергії поглинається,а частина відбивається. Характерною особливістю лазерного випромінювання є також його селективна дія на різні органи і системи. Внаслідок поглинання лазерного випромінювання тканинами організму енергія випромінювання перетворюється в інші види енергії(внутрішню, енергію фотохімічних процесів, енергію електронних переходів), причому більша частина її перетворюється у внутрішню енергію. У результаті взаємодії лазерного випромінювання з біологічною тканиною утворюються вільні радикали, які характеризуються великою хімічною активністю. Вважається, що радикали є хімічною основою зміни спадковості. Їх накопичення спостерігається при паталогіях, а також зумовлює біологічне старіння організму. Велику роль у механізмі біологічної дії лазерного випромінювання відіграє дія на клітини та тканини внутрішніх ендотоксинів, які виникають у тканинах внаслідок опромінення(аутоінтоксикація). У свою чергу аутоінтоксикація посилює негативну дію на організм теплового та ударного ефектів, світлого тиску.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: