Световые Показатели преломления

Слабые и сильные световые поля. Интенсивность света определяется формулой где п—показатель преломления [c.8]

Опыты, проводимые со слабыми световыми полями, показали, что характер оптических явлений не зависит от интенсивности излучения. Такие явления принято называть линейными оптическими явлениями. Область оптики, изучающую такие явления, принято называть линейной оптикой. В основе линейной оптики лежит тот факт, что существует линейная связь Р = кЕ между Р и (Р — дипольный момент, приобретенный 1 см среды, и — макроскопическая восприимчивость среды, Е — напряженность действующего на среду светового поля). При таких предположениях показатель преломления и другие характеристики среды не будут зависеть от интенсивности излучения. Там, где это не будет особо оговорено, будем иметь в виду случай именно линейной оптики. [c.9]

Соотношение фаз световых волн. Исходя из формулы Френеля (3.14), можно установить соотношение фаз падающей, преломленной и отраженной волн. Как следует из (3.14), знаки " и и знаки п пр совпадают между собой при любом значении углов ф и ijj, что свидетельствует об отсутствии скачка фаз при преломлении. Подобное нельзя сказать об отраженной волне. Как следует из формулы (3.14), соотношение в фазах падающей и отраженной волн зависит как от угла падения, так и от значения показателя преломления граничащих сред. Если результаты соответствующего анализа представить в виде графиков зависимости скачка фазы отраженной волны от угла падения, то, как видно из рис. 3.4, для колебаний, перпендикулярных плоскости падения, при а > i всегда наблюдается изменение фазы на я, в то время как для колебаний, параллельных плоскости падения, такое изменение фазы наблюдается [c.50]

Полное внутреннее отражение. В предыдущем параграфе мы получили закон преломления света, согласно которому отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно показателю преломления второй среды относительно первой. Из этого закона следует, что при прохождении световой волны из оптически менее плотной среды в более плотную преломленный луч приближается к нормали. И обратно, когда свет распространяется из оптически более плотной среды в менее плотную, преломленный луч удаляется [c.53]

В зависимости от предназначения применяются разные формы волокон. Материал волокна подбирается в соответствии с длиной используемой световой волны. Так, например, для работы в видимой и ближней инфракрасной области (3500—9000 А) употребляется оптическое стекло с большим показателем преломления. Волокна из плавленого кварца применяются в ближней ультрафиолетовой [c.58]

Осталось решить задачу о зависимости скорости распространения световой волны в -анизотропной среде, а следовательно, и показателя преломления анизотропной среды от ее конкретных свойств, определяемых главными значениями диэлектрической проницаемости Ву, Sy и е,.. С этой целью составим уравнение, определяющее фазовую скорость (или аналогичным путем скорость по лучу) распространения световой волны в анизотропной среде в зависимости от направления N. [c.251]

Итак, показатель преломления среды определяется через оптическую поляризуемость атома (поляризуемость, обусловленную полем световой волны), и, таким образом, задача дисперсии — нахождение зависимости п от X — сводится к нахождению вида зависимости оптической поляризуемости от длины волны (или от частоты, так как ы = 2пс/1, где с— скорость света). Поскольку поляризуемость связана со смещением электрона г из положения равновесия, задача дисперсии сводится к нахождению г из уравнения движения электрона. [c.270]

Электрооптическая модуляция света. Если к кристаллу приложить сильное электрическое поле, то из-за изменения показателя преломления деформируется оптическая индикатриса. Зависимость показателя преломления световой волны, распространяющейся в кристалле, от приложенного электрического поля нашла важное практическое применение для модуляции света. Анизотропный кристалл в переменном электрическом поле, расположенный между [c.287]

Рассеяние света в жидкостях. В 1910 г. А. Эйнштейн, исходя из идеи Смолуховского, дал количественную термодинамическую теорию рассеяния света в жидкости, учитывающую ее сжимаемость. Эйнштейн установил что интенсивность рассеянного света определяется кроме длины падающей световой волны абсолютной температурой и физическими постоянными среды — сжимаемостью, зависимостью оптической диэлектрической постоянной (обусловленной только световым полем, т. е. квадратом показателя преломления), от плотности. Эйнштейн, полагая, что рассеивающий объем и имеет форму куба, представляя флуктуацию оптической диэлектрической постоянной в виде [c.318]

ДЕЙСТВИЕ СИЛЬНОГО СВЕТОВОГО ПОЛЯ-ЗАВИСИМОСТЬ показателя ПРЕЛОМЛЕНИЯ ОТ ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕТА [c.395]

Как следует из (18.12), распространение сильного светового поля в среде в отличие от линейной оптики приводит к изменению в общем случае комплексного показателя преломления в зависимости от интенсивности света, в результате чего происходят пропорциональные интенсивности поля изменения как фазовой скорости света в среде, так и коэффициента поглощения. Другими словами, при распространении сильного светового поля в среде создается новое условие для распространения света самим же светом, т. е. возникает эффект взаимодействия. [c.397]

Пусть имеем цилиндрический пучок света большой интенсивности с диаметром сечения 2а и с длиной волны Проследим за распространением такого пучка света внутри нелинейной, изотропной, прозрачной для данного света среды (стекла, жидкости и т. д.). В результате действия сильного светового поля в выражении показателя преломления среды (в результате нелинейного отклика среды на действие светового поля, электрострикцию, ориентацию [c.398]

Аналогичные проблемы, требующие детального анализа граничных условий, возникают при распространении сложной электромагнитной волны вдоль какого-либо изогнутого прозрачного стержня или волокна, показатель преломления в котором больше, чем в окружающей среде. Такой способ передачи световой энергии ("волоконная оптика") основан на использовании полного внутреннего отражения (см. 2.4). [c.24]

Большой интерес представляет случай распространения световой волны в направлении, перпендикулярном оптической оси кристалла. Как показывает опыт, в этом случае также отсутствует двойное лучепреломление, но дополнительные исследования позволяют установить, что разность показателей преломления [c.115]

Идея расчета, впервые проведенная Лоренцем, предельно проста для получения зависимости показателя преломления кар ого-либо вещества от частоты падающего на него света нужно найти вектор поляризации Р этого вещества, создаваемый полем световой волны Е. Затем вычисляют вектор электростатической индукции D = Е + 4т Р и определяют г. = D/E. Используя основное соотношение электромагнитной теории света п = получают искомую зависимость п(ш). [c.139]

Таким образом, изменение п в зависимости от со обусловливается суперпозицией первичной световой волны и всех вызванных ею вторичных волн в исследуемом веществе, свойства которого должны существенно влиять на ход показателя преломления п(сд). Важно понять, что в данном случае первичная волна не заменяется суммой вторичных волн ( как это делается при истолковании явления дифракции, см. 6. 1), а дополняется ими. [c.139]

Исследуем интерференцию многих световых пучков, возникающую при прохождении плоской монохроматической волны через плоскопараллельную диэлектрическую пластинку с толщиной / и показателем преломления п (рис. 5.52). Показатель преломления среды вне пластинки обозначим я. [c.238]

Аналогично решается задача об искривлении лучей заходящего Солнца в верхних слоях атмосферы. В данном случае показатель преломления при увеличении высоты убывает, лучи изогнуты (рис. 6.17) и заходящее Солнце будет казаться выше, чем оно действительно находится. Более того, может создаться ситуация, когда находящийся на земле наблюдатель видит Солнце, уже скрывшееся за горизонтом. При истолковании этих явлений, физическая сущность которых совершенно ясна, следует также учитывать психологический эффект, заключающийся в том, что мы настолько привыкли исходить из основного свойства распространения световых лучей в однородной среде — их прямолинейности, что невольно пытаемся перенести его на более сложные случаи, когда лучи искривлены. [c.274]

Величины / U f называют передним и задним фокусными расстояниями. Как видно, они полностью определяются значениями показателей преломления п и п и кривизной поверхности, на которой происходит преломление световых лучей. Соответствующие точки F к будут передним и задним фокусами этой по верхности. Очевидно, что / // = —п/п. [c.279]

Указанная теория вкладывает определенный физический смысл в показатель преломления п есть отношение скоростей световых частиц во второй и первой средах, причем скорость света в оптически более плотной среде оказывается большей, чем в менее плотной. [c.17]

Пусть на поверхность тонкого прозрачного клина, изготовленного из вещества с показателем преломления п, падают почти нормально световые пучки от протяженного источника света. На рис. 6.4 для наглядности угол падения одного из таких световых пучков увеличен в десятки раз, по сравнению с его действительным значением. [c.122]

В хороших лабораторных условиях при освещении тонких пленок белым светом удается еще наблюдать интерференционные полосы 4—5-го порядка за счет избирательной спектральной чувствительности человеческого глаза. Следовательно, толщина пленок из веществ с показателем преломления около 1,3 должна составлять приблизительно 1,5—2 длины световой волны. [c.125]

Объяснение образования колец во времена Ньютона представляло большие трудности. Гук видел причину образования колец в наличии двух отраженных пучков разной интенсивности. Ньютон подробно исследовал образование колец и установил зависимость размеров колец от кривизны линзы. Ньютону было ясно, что в указанном эффекте проявляются свойства периодичности света. В связи С этим он ввел понятие о приступах легкого отражения и легкого прохождения , испытываемых световыми частицами. В этом понятии заключается попытка компромисса между волновыми и корпускулярными представлениями, характерная для воззрений Ньютона. Лишь много позднее (1802 г.) Юнг, введя понятие интерференции, дал объяснение кольцам Ньютона. Юнг объяснил также наличие черного центрального пятна с помощью представления о потере полуволны вследствие различия условий отражения (исходя, конечно, из представления об упругих волнах) (1804 г.). Юнг подкрепил свое объяснение опытом, заполнив пространство между пластинкой из флинта (пз) и линзой из крона (я,) маслом с показателем преломления Пз, так что Пз > а > Пх, и получив вместо темного пятна светлое. [c.125]

Если среда вполне оптически однородна, т. е. показатель преломления любой небольшой ) области равняется показателю преломления другой области, то световая волна будет распространяться в среде без изменения направления. [c.227]

Все три условия не соблюдаются в практической оптике. Мы обычно имеем дело со светом сложного спектрального состава и должны учитывать зависимость показателя преломления от длины волны (дисперсия). Ограничение пучками, слабо наклоненными к оси, означало бы отказ от получения изображения точек, лежащих в стороне от главной оси системы, а применение лишь параксиальных пучков вело бы к использованию лишь незначительных световых потоков. [c.302]

Однако этот простой способ рассуждения приводит к парадоксу. Допустим, что труба (пространство между визирными отверстиями) заполнена каким-нибудь преломляющим, веществом, например куском стекла или водой с показателем преломления п. Скорость световых волн в веществе есть q = с/п. Направление оси трубы на [c.447]

Мы воспользуемся последним методом, поскольку он позволяет просто найти направление распространения, амплитуды и фазы отраженной и преломленной волн, т. е. теоретически вывести законы отражения и преломления световых волн. При этом способе, однако, вопрос о связи между показателем преломления и свойствами атомов, составляющих среду, остается открытым. [c.471]

Как показали эти исследования, движение энергии на границе двух сред происходит таким образом, что в среднем поток энергии, проникающий из первой среды во вторую, равен обратному потоку, причем места входа и выхода прямого и обратного потоков несколько смещены друг относительно друга вдоль границы раздела. В результате имеется движение энергии вдоль границы раздела с выходом обратно в первую среду ). Во второй среде сколько-нибудь заметное поле захватывает лишь тонкий слой с толщиной, сравнимой с длиной световой волны и зависящей от угла падения ср и показателя преломления п. [c.487]

Оптически анизотропия среды характеризуется различной по разным направлениям способностью среды реагировать на действие падающего света. Реакция эта состоит в смещении электрических зарядов под действием поля световой волны. Для оптически анизотропных сред величина смещения в поле данной напряженности зависит от направления, т. е. диэлектрическая проницаемость, а следовательно, и показатель преломления среды различны для разных направлений электрического вектора световой волны. Другими словами, показатель преломления, а следовательно, и скорость света зависят от направления распространения световой волны и плоскости ее поляризации. Поэтому для анизотропной среды волновая поверхность, т. е. поверхность, до которой распространяется за время t световое возбуждение, исходящее из точки L, отлична от сферической, характерной для изотропной среды, где скорость распространения V не зависит от направления. [c.497]

Световые потери при прохождении через стекло оцениваются коэффициентом светопоглощения, а светопрозрачность — коэффициентом светопропускания. Листовое силикатное, полированное стекло, РЬ-хрусталь, оптические стекла имеют соответственно следующие значения коэффициентов светопропускания и светопоглощения (%) 82—83 и 6—8,5 84 и 6—8,5 86—88 и 1,5—2,5 90—91 и 0,4—1,5. Оптические свойства стекол характеризуются, кроме того, показателем преломления, коэффициентом дисперсии и средней дисперсией. [c.394]

Так же как и в случае диэлектриков, необходимо исследовать отражение и проникновение (в металл) световых волн, падающих на границу раздела диэлектрик—металл. Аналогичное рассмотренне приводит к результатам (угол падения равен углу отражения, отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно относительному показателю преломления второй среды и т. д.), формально идентичным выводам рассмотрения распространения световой волны на границе раздела двух диэлектриков. Остановимся на некоторых характерных вопросах распространения света на границе раздела воздух—металл. [c.61]

Рассмотрим случай нормального падения плоской монохроматической и линейно-поляризованной волны на хорошо отражающую поверхность с относительным показателем преломления п> 1. Поглощением света при распространении пренебрежем. Отра)кен-ная световая волна, когерентная с падающей, будет распространяться в противоположном паправленгпг. В результате произо11дет интерференция двух когерентных волн—. падающей и отраженной. Считая, что в световых явлениях основную роль играет электрический вектор, запишем уравнение падающей световой волны, распространяющейся в положительном направлении оси х, в виде [c.96]

Мираж. Летом температура воздуха над гюверхностью моря ниже, чем в более удаленных от его поверхности точках другими словами,-температура воздуха по ме[>е удаления от поверхности моря увеличивается. Нагревание воздуха приводит к его расширению, а расширение, в свою очередь, — к уменьшению показателя преломления. Так как свет в теплых слоях проходит быстрее, чем в холодных, то в результате этого ои распространяется по кривой траекторш с наименьшим временем. Вот почему путь светового луча от некоторого плавающего летом в море предмета, например, лодки, искривляется п поэтому лодку мы видим как бы висящей [c.170]

Увеличение разрешающей силы микроскопа. Из выражения разрешающей силы микроскопа видно, что суш,ествуют два пути ее увеличения а) увеличение числовой апертуры б) уменьшение длины волны света, в котором рассматривается объект. Числовую апертуру можно увеличить как увеличением угла апертуры, так и увеличением показателя преломления окружаюш,ей объект среды. Увеличення п можно добшъся, погружая объект в прозрачную жидкую Среду с возможно большим показателем преломления (со-ответствуюш,ие микроскопы называются иммерсионными). Однако, как известно, для оптически более плотных прозрачных жидкостей /г лг 1, 6, что не приводит к существенному увеличению разрешающей силы. Увеличение разрешающей силы за счет увеличения апертуры также ограничено, так как в предельном случае sin и = = 1. В реальных случаях можно добиться значения sin и = 0,95 при /г = 1. Это означает, что возможно разрешение деталей объекта размером порядка половины длины световой волны. [c.203]

Объясним принцип модуляции света на основе линейного элект-рооптического явления. Для простоты рассмотрим кубический кристалл, обладающий изотропным показателем преломления п. На рис. 12.2 показан простейший электрооптический модулятор света. Кристалл с приложенным вдоль оси х напряжением Ej, помещен между скрещенными поляризаторами. На такую систему направляется свет, распространяющийся вдоль оси г. Расположим поляризатор Ml так, чтобы входящее в кристалл излучение было поляризовано под углом 45° по отношению к полю Е . Тогда падающий на кристалл свет имеет равные компоненты поля Е по осям X я у. Приложенное вдоль оси х электрическое поле вызовет определенную разность показателей преломления Ап для компонент светового поля по осям хну. Если длину кристалла по оси z обозначить через /, то возникшая разность фаз между компонентами светового вектора вдоль осей х а у по выходе света из кристалла [c.287]

Величина п = = с/и называется показателем преломления среды. В рамках электронной теории физический смысл этой важнейшей ве шчины связан с колебаниями электронов и ионов под действием световой волны, распространяющейся в исследуемой среде, чем и объясняется наблюдающаяся на опыте зависи- [c.27]

В заключение укажем на необходимость различать поглощение (диссипацию) электромагнитной энергии и ее затухание (например, в результате рассеяния до приемника доходит лишь некоторая часть распространяющегося в данном направлении света). Следует учитывать, что истинное поглощение электромагнитной энергии всегда связано с переводом ее в теплоту при совершении работы Ej О. Однако j = dP/dt, а поляризуемость вещества Р = жЕ, где восприимчивость ж связана с диэлектрической постоянной известным соотношением е = 1 + 4пге. Следовательно, дифференцирование dP/dt приводит к дифференцированию е, что связано с умножением ее на ко. Если г — величина комплексная, то поляризационный ток j будет иметь действительную часть (i = —1) и работа сил поля неизбежно приведет к поглощению части световой энергии. Мы видим, что истинное поглощение связано с комплексностью диэлектрической постоянной, которая приводит к комплексному значению показателя преломления п. Но показатель преломления п = Ve может быть комплексным и при действительном, но отрицательном значении е < О. В этом случае работа сил Ej = О и имеет место лишь затухание энергии, а не ее поглощение. В рассмотренном явлении нарушенного полного внутреннего отражения (см. 2.4) мы имеем пример такого ответвления части энергии от исходного направления, где проводилось ее измерение. Аналогичный про- [c.106]

В качестве основного объекта исследования разумно и по сей день выбирать упомянутый выше исландский шпат, хотя почти все кристаллы в той или иной степени обладают этим свойством. Опыт показывает, что при освещении кристалла исландского шпата узким пучком света в нем возникают два луча, которые со времен Гюйгенса называют обыкновенным и необыкновенным (рис.3.1). Этот эффект наблюдается и при нормальном падении света на естественную грань кристалла. Для необыкновенного луча показатель преломления rig зависит от направления луча а кристалле, тогда как Пд — показатель преломления обыкновенного луча — остается постоянным при любом угле падения световой волны на кристалл. В частности, для исландского шпата (для света с длиной волны X = 5893А — желтый дуб.иет натрия) Лц = 1,658, а 1,486 < < 1,658. Следовательно, в данном случае Пе < По- Такие кристаллы называют отрицательными. Вместе с тем существует широкий класс веществ (например, кристаллический кварц), для которых > л,,. Такие кристаллы называют положительными. [c.114]

Из полученного значения < п> > пп сразу следует возможность самофокусировки лазерного излучения, предсказанной Г. Г. Аска-рьяном в 1962 г. и вскоре обнаруженной в эксперименте. Действительно, равенство (4.52) показывает, что если через какую-либо среду (твердое тело или жидкость с определенными свойствами ) проходит интенсивный пучок света, то он делает эту среду неоднородной — в ней как бы образуется некий канал, в котором показатель преломления больше, чем в других ее частях. Тогда для лучей, распространяющихся в этом канале под углом, большим предельного, наступает полное внутреннее отражение от оптически менее плотной среды ( см. 2.4) и наблюдается своеобразная фокусировка излучения. Наиболее интересен случай, когда подбором входной диафрагмы для данного вещества удается установить такой диаметр канала 2а, что дифракционное уширение >L/(2a) (см. 6.2) компенсирует указанный эффект и в среде образуется своеобразный оптический волновод, по которому свет распространяется без расходимости. Такой режим называют самоканализацией (самозахватом) светового пучка (рис. 4.21). Весьма эффектны такие опыты при использовании мощных импульсных лазеров, излучение которых образует в стекле тонкие светящиеся нити. Однако в газообразных средах самофокусировка не имеет места, что существенно ограничивает возможность использования этого интересного явления. [c.169]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...