Свет — это… Природа света. Законы света

Плоско поляризованный свет

Плоско поляризованный свет представляет собой совокупность лучей, ориентированных одинаковым образом.
 

Плоско поляризованный свет, проходя через хиральную среду, благодаря круговому дихроизму ( КД) эпантиомеров поляризуется эллиптически. При этом эллиптичность пропорциональна различию между мольными коэффициентами экстинкции цнркулярно поляризованных компонентов плоско поляризованного света.
 

Если плоско поляризованный свет падает на слой молекул, содержащих анизотропно связанные электроны, реакция будет зависеть от ориентации молекул относительно плоскости поляризации.
 

Для получения плоско поляризованного света световой луч пропускают через кристалл исландского шпата. Этот кристалл как бы отфильтровывает все волны, кроме тех, колебания которых совершаются в строго определенной плоскости.
 

Измеренные в плоско поляризованном свете спектры кристаллов свидетельствуют о более низкой энергии перехода Л2 в оксалатном и ацетил-ацетонатном комплексах хрома ( Ш) и ацетилацетонатном комплексе кобальта ( Ш), но в соответствующих этилендиаминных комплексах расщепление мало и является неопределенным.
 

Последние равны нулю для плоско поляризованного света с соответствующей ориентацией плоскости поляризации.
 

Если длина волны падающего плоско поляризованного света попадает в пределы оптически активной полосы поглощения, то наряду с разницей в скоростях распространения в оптически активной среде двух циркулярно поляризованных компонент наблюдается различие в их поглощении средой. В результате этого свет, проходящий через оптически активное вещество, становится эллиптически поляризованным. В этом случае говорят, что среда проявляет циркулярный дихроизм, а само явление называют эффектом Кот-тона по имени ученого, открывшего это явление. Для удобства эффект называют положительным ( или отрицательным), если пик ( или впадина) находится со стороны больших длин волн. Такой идеализированный эффект Коттона называют также простым эффектом Коттона в отличие от сложного эффекта Коттона с двумя или более пиками и впадинами. Заметим, что далеко не каждая полоса поглощения автоматически порождает эффект Коттона. Это следует из того, что хромофор с симметричным окружением не вызывает циркулярного дихроизма и, таким образом, в этом случае возможны только оптически неактивные электронные переходы. С другой стороны, очень слабая полоса поглощения может вызвать сильный эффект Коттона.
 

Последние равны нулю для плоско поляризованного света с соответствующей ориентацией плоскости поляризации.
 

Предположим, что когда пучок плоско поляризованного света падает на поляроидную пластинку, то часть его х2 / о ( / о — интенсивность падающего света) проходит через пластинку, если ось поляроида параллельна направлению поляризации. Если поляроид идеальный, то а2 должно быть равно единице, а е2 — нулю.
 

Предположим, что когда пучок плоско поляризованного света падает на поляроидную пластинку, то часть его а2 / 0 ( / — интенсивность падающего света) проходит через пластинку, если ось поляроида параллельна направлению поляризации. Если поляроид идеальный, то а2 должно быть равно единице, а е2 — нулю.
 

Из изучения транс-коричной кислоты в плоско поляризованном свете известно, что электрический дипольный момент перехода в стироле при 2500 А ориентирован вдоль большой оси хромофора. Как показывают расчеты молекулярных орбиталей, этот момент перехода расположен под углом 28 к оси, проходящей через 1 — и 4-углеродные атомы, и направлен так, что параллельная к нему линия, проведенная через углеродный атом в положении 4, пересекает экзоциклическую связь С — — — С.
 

Био обнаружил, что если пропускать луч плоско поляризованного света через кристалл кварца, то происходит поворот плоскости поляризации луча. Это означает, что в кристалл входят световые волны, колеблющиеся в одной плоскости, а выходят — колеблющиеся в другой.
 

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Плоский источник света, содержащийструктуры, каждая из которых включает (i) источник света и (ii) световод, рассеивающий свет, излучаемый источником света, и вызывающий поверхностное излучение света, подложку, на которой установлены источники света, оптический слой, расположенный над светоизлучающей поверхностью, состоящей из выводящих поверхностей соответствующих световодов, и обеспечивающий промежуток участок, обуславливающий расположение светоизлучающего поверхности и оптического слоя на заданном расстоянии друг от друга и установленный на подложке таким образом, что он проходит от зазора между двумя смежными источниками света, которые расположены рядом так, чтобы не перекрывать друг друга.

2. Плоский источник света по п.1, в котором каждый из световодов имеет (i) соответствующий светоизлучающий участок, имеющий соответствующую выводящую поверхность, и (ii) соответствующий световодный участок, который направляет свет, излучаемый источниками света, к соответствующему светоизлучающему участку,причем светоизлучающий участок каждого световода расположен над световодным участком другого смежного световода, а обеспечивающий промежуток участок расположен так, что он проходит от области, в которой (а) зазор между двумя смежными световодами, которые расположены рядом так, чтобы не перекрывать друг друга, и (b) зазор между двумя смежными световодами, которые расположены рядом так, чтобы перекрывать друг друга, пересекаются, по существу, под прямым углом.

3. Плоский источник света по п.1, в котором световоды расположены в одной плоскости таким образом, чтобы не перекрывать друг друга, причем обеспечивающий промежуток участок расположен так, что он проходит от области, в которой (а) зазор между двумя смежными световодами, которые расположены рядом так, чтобы не перекрывать друг друга, и (b) зазор между двумя смежными световодами, которые расположены рядом так, чтобы перекрывать друг друга, пересекаются, по существу, под прямым углом.

4. Плоский источник света по любому из пп.1-3, в котором обеспечивающий промежуток участок выполнен из материала, имеющего светопропускающую способность и светорассеивающую способность.

5. Плоский источник света по любому из пп.1-3, в котором оптический слой представляет собой рассеивающую пластинку.

6. Плоский источник света по любому из пп.1-3, в котором на оптическом слое, в каждой области, включая область, в которой расположен обеспечивающий промежуток участок, имеются рассеивающие средства для обеспечения дальнейшего рассеивания падающего света.

7. Жидкокристаллический дисплей, содержащий в качестве подсветки плоский источник света по любому из пп.1-6.

2.4. Геометрические параметры световода

Формальные выкладки удобнее производить для ступенчатого световода, в котором показатель преломления сердцевины является постоянной величиной (n₁=const). На рисунке 1.6 показан ход лучей в таком световоде.

Рисунок 1.6 – Ход лучей в волоконном световоде со ступенчатым профилем показателя преломления

1. Относительная разность показателей преломления. Будем обозначать через n₁ и n₂ показатели преломления сердцевины и оболочки, соответственно. Один из важных параметров, который характеризует световод, это – относительная разность показателей преломления Δ :
   

   Δ=(n1-n2)/n1

   (1.1)

2. Критический угол падения. Распространение света по световоду можно объяснить на основе закона полного внутреннего отражения, вытекающего из закона преломления света, установленного в 1621г. нидерландским астрономом и математиком Виллебрордом Снеллиусом:

   n1sinθ1=n2sinθ2,

   (1.2)

   где n₁ – показатель преломления среды 1;θ₁ – угол падения;n₂ – показатель преломления среды 2;θ₂– угол преломления.
   Рассмотрим три случая:
   а) Так как сердцевина является оптически более плотной средой по отношению к оболочке (n₁>n₂), то существует критический угол падения θ₁=θ_kp – внутренний угол падения на границу, при котором преломлённый луч (луч1) идёт вдоль границы сред (θ₂=90o).
   Из закона Снеллиуса легко найти этот критический угол падения:

   n1sinθkp=n2, θkp=arcsin(n2/n1).

   (1.3)

   б) Если угол падения на границу раздела меньше критического угла падения θ₁kp, то при каждом внутреннем отражении часть энергии выходит наружу в виде преломлённого луча, что приводит в конечном итоге к затуханию света (луч 2).
   в) Если же угол падения больше критического угла θ₁>θ_kp, то при каждом отражении от границы вся энергия возвращается обратно в сердцевину благодаря полному внутреннему отражению (луч 3).

3. Числовая апертура. Режим полного внутреннего отражения предопределяет условия ввода света на входной торец волоконного световода. Из рисунка 1.6 видно, что световод удерживает лишь свет, заключённый в пределах некоторого телесного угла θ_A, величина которого обусловлена углом полного внутреннего отраженияθ_kp.
   При угле падения, равном критическому ( θ₁=θ_kp).

   nsinθA=n1sin(90o-θkp)=n1cosθkp.

   (1.4)

   где n – показатель преломления вакуума.

   Воспользуемся выражением n₁sinθ_kp=n₂ и выразим sinθ_A через показатель преломления сердцевины и оболочки, полагая n=1:

   n1sinθkp=n2,  cos2θkp=1-sin2θkp=(n12-n22)/n12,sinθA=n1cosθkp=√(n12-n22).

   Чем больше угол θ_A , тем большая часть падающего на торец световода света может быть введена в световод и будет в нём распространяться за счёт полного внутреннего отражения.
   Величину

   NA=sinθA (n=1)

   (1.5)

   называют числовой апертурой (NA — numerical aperture) световода (по аналогии с термином, используемым в оптике для определения способности микрообъективов собирать свет).
   Числовая апертура – характеристика предельного угла θ, при котором входящие в ВС лучи испытывают полное внутренне отражение и ещё сохраняют возможность распространяться по сердцевине волокна.
   Отметим, что NA является безразмерной величиной.
   Для ВС со ступенчатым профилем показателя преломления (ППП) числовая апертура обычно равна 0,18–0,23, а с градиентным – 0,13–0,18.
   Фирмы-изготовители волокна указывают соответствующее значение числовой апертуры. Для волокна со ступенчатым ППП, как получено выше, значение числовой апертуры, выражается через показатели преломления:

   NA=√(n12-n22).

   (1.6)

   Для градиентного волокна используется понятие локальной числовой апертуры

   NA(r)=√(n12(r)-n22).

   (1.7)

   значение которой максимально на оси и падает до 0 на границе сердцевины и оболочки. Для градиентного волокна с параболическим ППП используется понятие эффективной числовой апертуры:

   NAэфф=[√(n12(0)-n22)]/√ 2.

   (1.8)

   где n₁(0) – максимальное значение показателя преломления.

4. Нормированная частота. частотойОказывается целесообразным ввести нормированную частоту ν, которая объединяет структурные параметры ВС и длину волны излучения:

   ν=π dcNA/λ,

   (1.9)

   где d_c – диаметр сердцевины ВС;λ – длина волны излучения;NA – числовая апертура ВС.

Плоско-поляризованный свет

Плоско-поляризованный свет является таким образом частным случаем эллиптически-поляризованного света.
 

Для полутения плоско-поляризованного света применяются так называемые поляризаторы, которые обладают свойством пропускать световые колебания только в одной плоскости — в плоскости колебаний.
 

Когда луч плоско-поляризованного света проходит через напряженный образец, то он разлагается на две составляющие с плоскостями поляризации, перпендикулярными друг другу и параллельными направлениям главных напряжений.
 

Для обнаружения плоско-поляризованного света и определения его плоскости поляризации обычно применяют поляризац.
 

При прохождении плоско-поляризованного света параллельно магнитному полю через стекло ( тяжелый флинт) плоскость поляризации поворачивается на угол, пронорц.
 

При прохождении плоско-поляризованного света параллельно магнитному полю через стекло ( тяжелый флинт) плоскость поляризации поворачивается на угол, пропорц. Достигнутый порог чувствительности — 10 — 2 тл, возможный — 10 — 4 тл.
 

Дихроичное вещество преобразует плоско-поляризованный свет в эллиптически-поляризованный. Если этот эллиптический свет изучать с помощью эллиптического анализатора, то мерой эллиптичности, обусловленной дихроизмом, будет угол р, который образует анализатор с медленной осью четвертьволновой пластинки. Для достижения хорошей точности существенно, чтобы одна из осей четвертьволновой пластинки была строго параллельна большой оси эллиптических колебаний, которые должны быть измерены. Эта настройка имеет еще большее значение, если четвертьволновая пластинка не очень точна.
 

Теперь мы рассмотрим способы получения плоско-поляризованного света, что имеет особое значение для оптического метода-исследования напряжений.
 

Поляриметрия основана на измерении оптического вращения плоско-поляризованного света при прохождении света через образец. Вещества, способные к изменению плоскости поляризации плоскополяризованного света при прохождении света через образец, называются оптически активными.
 

Оптическая активность — свойство вращения плоскости поляризации плоско-поляризованного света — может обнаруживаться веществом во всех агрегатных состояниях.
 

Одна из них, поляризатор, закреплена и пропускает плоско-поляризованный свет, который затем проходит через трубку известной длины с исследуемым раствором, закрытую с обоих концов стеклянными дисками. Вторая призма Николя, анализатор, укреплена на подвижной оси, и ее можно поворачивать вправо и влево, причем угол вращения отсчитывается по круговой шкале. При повороте анализатора на 90 николи скрещиваются и пропускание света становится минимальным. Если в поляриметрическую трубку поместить раствор оптически активного вещества, то плоскость поляризации света, прошедшего через поляризатор, повернется на некоторый угол вправо или влево, вследствие чего интенсивность света в окуляре уменьшится. Угол вращения ( правый или левый) затем отсчитывают по круговой шкале.
 

Мейер , применяя кроме магнитного поля также и плоско-поляризованный свет, повторил опыты Бойда.
 

2.1 Виды световодов

Световод – это устройство, ограничивающее область распространения оптических колебаний и направляющее поток световой энергии в заданном направлении.
Различают два вида световодов: плоские и волоконные (рисунок 1.1, 1.2)

а – плёночного; б – канального	а – однослойного; б – двухслойного; в – трёхслойного
Рисунок 1.1 – Конструкции плоских световодов	Рисунок 1.2 – Конструкции волоконных световодов

Плоские (планарные) световоды в свою очередь подразделяют на плёночные (рисунок 1.1,а) и канальные (рисунок 1.1,б).

Волоконный световод (ВС) – это направляющая система, выполненная в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы, состоящая из сердцевины и оболочки, по которой осуществляется передача световых волн.

Волоконные световоды бывают однослойные (рисунок 1.2,а), двухслойные (рисунок 1.2,б) и трёхслойные (рисунок 1.2,в) и т.д. Показатель преломления материала сердцевины n₁= √ε₁, а оболочки – n₂= √ε₂, где ε₁ и ε₂ – относительные диэлектрические проницаемости. Относительная магнитная проницаемость материала μ обычно постоянна и равна единице. Показатель преломления вакуума n равен единице.

Типичный волоконный световод представляет собой длинную нить диаметром от 100 до 1000мкм в зависимости от применений, состоящую из цилиндрической сердцевины, окружённой одной или несколькими оболочками из материалов с меньшими показателями преломления. Показатель преломления оболочки постоянен, а сердцевины в общем случае является функцией поперечной координаты (например, радиуса в случае круглого световода). Эту функцию называют профилем показателя преломления (ППП).

Отрезки световодов используют для построения оптических устройств как активных (генераторов, модуляторов, демодуляторов и т.п.), так и пассивных (ответвителей, мостов, соединителей и т.п.).

Архив записей

• 2015 (10)

• 2014 (4)

• 2013 (8)

• 2012 (41)

• 2011 (8)

• 2010 (3)

• Как подготовиться к фотосессии

• Фотосъемка в студии. Советы начинающим
• Как фотографировать свадьбу
• Как показать драматизм на фотографии?

• Как сфотографировать воду
• Как подготовить цифровые фотографии к печати
• Как выбрать штатив для фотокамеры

• Сокращения в фотоаппаратах и фототермины
• Как выбрать антипарковочный барьер

Cветофильтры в современной фотографии

Памятка начинающему фотографу

10 ошибок при съемке портрета

Учимся снимать Таймлапс (Time-Lapse)

Нужен ли вам полный кадр?

• Видеокурсы по фотографии
• Бесплатный видеокурс по Lightroom 4
• Запись конференции \»Как фотографировать летом?\»

• Основы обрезки фотографий
• Типичные ошибки фотолюбителей
• Бокэ — творческий подход к фотографии

Нарушаем правила фотографии

• Оптические дефекты изображения
• Фотосъемка на морозе

• Как правильно составить договор с моделью
• Где искать модель
• 21 поза для фотосъёмки девушек
• Куда уходит резкость?
• Фотографируем краски осени

Фотосъемка в экстремальных условиях

Что означают цифры на объективах фотоаппаратов

Как избежать стандартных ошибок

• Основные авторские права фотографа
• Как фотографировать «от бедра»
• Техника фотографирования летнего пейзажа

• Фотосъемка при естественном освещении
• Контровой свет в пейзажной фотографии

• Как фотографировать радугу
• Снимаем звездное небо
• Режимы замера экспозиции
• Уход за оптикой фотокамер
• Фотостоки: максимальный доход
• Как фотографировать фейерверки
• Как фотографировать луну?
• Основные типы объективов
• Что необходимо знать фотолюбителю?
• Фотошоп или Lightroom?
• Чистка матрицы от А до Я

• Съемка в «режиме» и ночью
• Средства передачи глубины пространства
• Как фотографировать встроенной вспышкой

• Виртуальный фотоаппарат
• Размер фото для печати
• Шумы цифровых камер
• Цитаты известных деятелей искусства
• Настройка баланса белого
• Съемка портрета
• Как фотографировать зимой (снег, иней, туман)
• Фотографируйте детей, играючи!
• Сюжетные программы съемки
• Советы по композиции в фотографии
• Большой словарь фототерминов (эксклюзив)
• История фотографии. Как все начиналось…

• Макросъемка
• В поисках нейтрали
• Алгоритм выбора нового фотоаппарата

• Как правильно держать фотоаппарат?
• Жанры и виды фотографии

• Терминология цифрового фото
• Создадим свою планету
• Десять советов начинающему фотографу

• Правила съема. Где это можно делать…
• Ликбез: как работает цифровая камера
• Как снимать на улице