Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах.

Вопрос№1

Когерентные источники света

Когерентными являются источники света, создающие волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз. Когерентность -согласованность.

Интерференция света

Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний.

Условие максимума наблюдается в результате интерференции если разность хода 2ух выбранных лучей равна нулю или четному числу полуволн(целому числу волн), то колебания приходят в точку в одинаковых фазах.

, где -количество волн, -длина волны

Условие минимума наблюдается, если разность хода лучей равна нечетному числу полуволн. , где -длина волны, -количество волн.

Интерферометры используют для проверки качества обработки поверхностей до 1/10длины волны. Несовершенство обработки определяют по искривлению интерференционных полос, образующихся при отражении света от проверяемой поверхности.

Просветление оптики. Объективы оптических устройств состоят из большого числа оптических стекол, линз, призм. Каждая отполированная поверхность стекла отражает около 5% падающего на нее света. Для уменьшения интенсивности отраженного света объектив покрывают прозрачной пленкой, толщина которой равна ¼ длины волны света. Для того, чтобы волны ослабляли друг-друга, должно выполняться условие минимума.

Интерференционный микроскоп -сочетание двухлучевого интерферометров и микроскопа. Интерференционная микроскопия -метод исследования структуры различных биологических объектов и измерения их сухой массы, толщины и показателя преломления

Вопрос №2

Дифракция света заключается в отклонении световых волн от прямолинейного пути в случае, когда световая волна встречает на своем пути препятствие или щель, по размерам сравниваемые с длиной волны.

Дифракционная решетка представляет собой ряд щелей одинаковой ширины, разделенных одинаковыми непрозрачными промежутками. , где n-порядок спектра(целое число волн), d=a+b-постоянная(период) решетки, λ-длина волны монохроматического света.

Дифракционный спектр - цветовая картина,получаемая при прохождении поступающего света через дифракционную решётку.

Принцип Гюйгенса Френеля Юнга: величина световых колебаний в некоторой точке есть результат интерференции в этой точке когерентных вторичных волн, испускаемых элементами волновой

Вопрос№3

Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах.

-если на кристаллическую решетку направить поток рентгеновских лучей под некоторым углом, то они будут дифрагировать, т.к. расстояние между атомами в кристалле соответствует длине волны электромагнитного излучения.

-если на некотором расстоянии от кристалла поместить фотопластинку, то она зарегистрирует интерференцию отраженных лучей.

-если вещество представляет собой монокристалл, то дифракционная картина представляет собой чередование темных(засвеченных) и светлых(незасвеченных) пятен.

-если вещество представляет собой смесь большого числа очень маленьких кристалликов(как в металле или порошке), то возникают серии колец.

Формула Вульфа-Брегов: n-целое положительнгое число

Рентгеноструктурный анализ - метод определения структуры вещества путем исследования закономерностей дифракции рентгеновского излучения на изучаемых образцах. (используют для исследования структуры биологических систем)

-В качестве дифракционной решетки можно взять кристалл.

-если на кристаллическую решетку направить поток рентгеновских лучей под некоторым углом, то они будут дифрагировать, т.к. расстояние между атомами в кристалле соответствует длине волны рентгеновского излучения.

-если на некотором расстоянии от кристалла поместить фотопластинку, то она зарегистрирует интерференцию отраженных лучей.

Вопрос №4

Поляризация света- отражение естественного света от границы двух диэлектриков.

Плоскополяризованный свет -свет, в луче которого ориентация всех световых векторов одинакова.

Закон Малюса: поляризатор пропускает только проекцию светового вектора Е на главную плоскость поляризатора.

, где -угол между плоскостями поляризатора и анализатора.

Анализатор- поляризатор, используемый для анализа поляризованного света.

Поляризатор -устройство, позволяющее получать полностью или (реже) частично поляризованный свет.

Двойное лучепреломление- раздвоение светового луча при прохождении через некоторые анизотропные среды, обусловленное зависимостью показателя преломления света, от его поляризации и направления распространения.

При этом один луч подчиняется законам преломления и называется обыкновенным, а для другого луча эти законы не выполняются и он называется необыкновенным.

В некоторых кристаллах обыкновенный луч поглощается значительно сильнее, чем необыкновенный. Такое явление называется дихроизм.

Поляризованный свет можно получить, используя отражение или преломление света от диэлектрических изотропных сред (например, от стекла). Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков отличен от нуля, отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными.

Поляриметрия -оптические методы исследования сред с естественной или наведенной магнитным полем оптической активностью, основанные на измерениях величины вращения плоскости поляризации света. Этот метод используют для определения оптической активности сывороточных белков с целью диагностики, для определения содержания сахара в крови и моче, в биофизических исследованиях и пищевой промышленности.

Сахарометрия - оптические методы исследования сред, предназначенный для измерения степени поляризации оптической активности прозрачных и однородных сред, растворов и жидкостей.

Оптически-активные вещества: сахар, кварц, киноварь, а так же растворы сахара, глюкозы, скипидара и никотина. Они обладают способностью поворачивать плоскость поляризации.

Вопрос №5