Главная Обратная связь

Дисциплины:






Табиғи және поляризацияланған жарық. Малюс заңы



І. Тақырыбы: Ертіндідегі қанттың құрамын поляриметр көмегімен анықтау

Мақсаты :

1. Жарық поляризациясын сипаттайтын барлық физикалық шамалардың мағынасын түсіну.

2. Поляризация жазықтығының айналу құбылысына негізделген, заттың сандық сараптамасын жасау әдісімен танысу.

Оқыту міндеттері:

1. Поляризация жазықтығы айналу бұрышының қанттың концентрациясына тәуелділігінің градуирленген графигін тұрғызу

2. Қанттың белгісіз концентрациясын анықтау

 

Тақырыптың негізгі сұрақтары:

1. Малюс заңы

2. Қандай заттар оптикалық белсенді деп аталады?

3. Поляризация жазықтығының айналуы. Поляриметрия

4. Екі рет сынушы жарық поляризациясы.

5. Поляриметрлер медицинада қандай мақсатта қолданылады?

 

Оқыту мен үйретудің әдістері - зертханалық жұмыс жасау

 

Тақырыптың қысқаша мазмұны.

Жарық поляризациясы-жарықты электромагниттік толқын ретінде сипаттайтын құбылыстың негізгілерінің біреуі. Егер электр кернеулігі векторының электромагниттік толқындағы тербелісі бір жазықтықта болса, онда мұндай толқын жазық-поляризацияланған деп аталады. Толқынның таралу бағытынан өтетін жазықтық және осындай жазық-поляризацияланған электромагниттік электр кернеулігі векторы тербелісінің бағыты жарық толқынындағы поляризация жазықтығы немесе тербеліс жазықтығы деп аталады.

Кәдімгі сәуле шығару көздері поляризацияланбаған жарық толқындарын-табиғи жарықты шығарады. Бұл, кез келген кәдімгі жарық көзінде өзара шығару актісімен байланыспаған, өте көп элементар сәуле шығарғыштар болатындығын көрсетеді (осциллятор-атомдар). Жарық векторларының тербелістері барлық мүмкін бағыттарда болады, және сондықтан олардың тербеліс жазықтықтары кеңістікте әрдайым өзінің орнын өзгертіп отырады.

Кейбір заттар (мысалы, турмалин) өзіне түскен табиғи жарықтың тек қандай да бір құраушысын өткізетін қасиетке ие. Осындай заттар-жүйелер (поляроид қабаттары, поляризациялық және екі рет сындырғыш призмалар және т.б.) поляризаторлар деп аталады. Егер поляризатордан шығатын сәуленің жолына екінші поляризаторды қойсақ, анализатор деп аталатын, онда жарық толқынының электр кернеулігі векторының тербеліс амплитудасы ұқсас жүйенің шығысында, екі поляризатордың (поляризатор және анализатор) поляризация жазықтықтарының бағыттарының арасындағы бұрышқа тәуелді болады.



 

Табиғи және поляризацияланған жарық. Малюс заңы.

Е және Нвекторларыбелгілі бір жазықтықта жататын электромагниттіктолқындарды жазық поляризацияланған деп атайды.

Электромагниттік толқынның таралу бағытындағы электр векторы Е –нің бойындажататын жазытықполяризация жазықтығы деп аталады.

Жазық поляризацияланған толқынды жеке атом шығарады.Күн көзінен шығатын табиғи және лампаның қызған жібінен, газразрядты түтіктен, жалыннан шығатын жарықта көптеген атомдардан ретсіз таралатын сәулелер бірігетіндіктен Евекторы бір жазықтықта жатпайды. 1-суретте белгілі бір мезеттегі О сәулесінің қиындысы және сәулеге перпендикуляр Евекторының жазықтықтағы бейнесі көрсетілген.

 

 
 

 


Егер өзара перпендикуляр орналасқан екі табиғи жарықты таңдап алып, оларды Евекторының жазықтығында проекцияласақ, олар бірдей көрінеді. Сондықтан табиғи жарық сәулелерін түзу үзік сызықтар мен нүктелер түрінде бейнелеу ыңғайлы (2, а-сурет). Сол себептен үзік сызықты түзу (2, б-сурет) немесе нүктелер(2, в-сурет) жазық поляризацияланған жарық сәулелерін бейнелейді.

Ішінара поляризацияланған деп аталатын табиғи және поляризацияланған жарықтан тұратын жарық сәулесі 2, г, д, көрсетілген, сонымен бірге сызықтар мен нүктелердің қатынасы поляризация дәрежесін, яғни поляризация қарқындылығының үлесін көрсетеді.

Егер амплитудасыЕ0 электр векторы анализаторға түсетін болса ол тек мына теңдеумен анықталатын құраушыны ғана өткізеді:

Е = E0 cos , (1)

мұндағы —поляризатор Р мен анализатор А арасындағы бұрыш (3- сурет).

Жарық қарқындылығы тербеліс амплитудасының квадратына пропорционал болғандықтан (1) теңдеуден алатынымыз:

 

I = I0 cos2 , (2)

мұндағы I0анализаторға түсетінжазық поляризацияланған жарықтың қарқындылығы ; Iанализатордан шыққан жарықтың қарқынылығы, -поляризацияланған жарықтың поляризация жазықтығы мен анализатордың негізгі жазықтығы арасындағы бұрыш.

(2) теңдеу Малюс заңын өрнектейді .

Поляризатор мен анализатордың поляризация жазықтықтарының бағыты өзара перпендикуляр болған жағдайда мұндай жүйеден жарық өтпейді.

Табиғатта бірқатар оптикалық актив мөлдір заттар кездеседі, олар арқылы сызықты-поляризацияланған сәуле өткізгенде соңғысының поляризация жазықтығының бұрылуы болады.

Мұндай заттардың бір бөлігі өз активтілігін қатты, сұйық және газ тәрізді күйлерде көрсетеді, мысалы, скипидар, қант. Заттың басқа бір бөлігі, мысалы,киноварь, кварцтек кристалл күйде ғана оптикалық активті. Айналу сипатына қарап оптикалық актив заттарды оңға бұрылушы және солға бұрылушы деп бөлуге болады.

Кристалл денелерде поляризация жазықтығының бұрылу құбылысы жазық-поляризацияланған сәуленің кристалдың осімен таралуында байқалады. Поляризация жазықтығының бұрылу бұрышы пластинаның қалыңдығына пропорцианал

 

( 3 )

 

мұндағы -кристалдың айналу қабілеттілігі сан жағынан толқын ұзындығы болатын жарық шоғының және кристалдың температурасы Т болғанда қалыңдығы 1 мм болатын қабаттан сәуле өткендегі поляризация жазықтығының айналу бұрышына тең болады.

Поляризация жазықтығының айналу құбылысын бақылау, принциптік схемасы 4-суретте көрсетілген құрылғының көмегімен жүзеге асады.

 

 

4-сурет.

Поляризация жазықтығының айналу құбылысын бақылауға арналған қарапайым

құрылғының схемасы

 

Құрылғы қарапайым және монохроматтық жарық көзінен, N поляризатордан N анализатордан тұрады. Егер қарастырып отырған құрылғының поляризаторы мен анализаторының ортасына қалыңдығы L болатын К кварц пластинаны орнатсақ, онда көру аралығында жарықталуды (ағаруды) байқаймыз. Анализаторды қандай да бір бұрышқа сәуленің бағытының айналасында бұрғанда жүйенің шығысында қайтадан жарық шоғының ноль қарқындылығын алуға болады. Осындай эффект оптикалық активті сұйық және газ тәрізді ортада, ұқсас эффект поляризаторлардың арсында оптикалық активті газ немесе сұйығы бар кюветаны қойғанда байқалады. Сұйықта немесе газда бұрышы актив затттың С концентрациясына және актив қабаттың L қалыңдығына тура пропорцианал

 

( 4 )

 

мұндағы - меншікті айналу тұрақтысы;ол толқын ұзындығының квадратына кері пропорцианал, заттың табиғатына, температураға тәуелді және сан жағынан 20 С температурада. 100 см ерітіндіде заттың концентрациясы 1 г, қалыңдығы 10 см болатын ерітінді қабатының поляризация жазықтығының бұрылу бұрышын 100 есе үлкейткен шамасына тең, жарықтың толқын ұзындығы Гнм.

Қанттың меншікті айналуы 66.5 град /кг.

Көз поляризацияланған жарықты табиғи жарықтан ажырата алмайды, бірақ тек поляризацияланған жарыққа тән бірқатар құбылыстар бар Поляризацияланған жарықты табиғидан поляризатордың көмегімен алуға болады (Николь призмасы, поляроид және т.б.). Ол тек бір (басты) жазықтыққа параллель тербелістерді өткізеді және осы жазықтыққа перпендикуляр тербелістерді толығымен өткізбейді.

Егер поляризатор мен анализатордың жазықтықтары параллель болса, яғни онда анализатордан кейін орналастырылған экранда максимум жарық болады. Егер болса, яғни онда экран қараңғы болады

Кристалл бетіне түскен жарық екіге жіктеледі. Сынбай өтетін сәуле кәдімгі, ал сынатын сәуле кәдімгі емес деп аталады . Екі сәуле де бірдей жылдамдықпен өтетін бағытты кристалдың оптикалық осі деп атайды. Көптеген кристалдар бір ості болады , оларға исланд шпаты, кварц, турмалин т.б. жатады.

Екі рет сындырушы кристалдар өздігінен поляризатор бола алмайды. Оларды арнайы дайындайды . Солардың ішіндегі ең көп тарағаны Николь призмасы.

Екі ортада толық поляризация болу үшін орындалуға қажетті шарт (Брюстер заңы).

 

tgБр n2,1 ( 5 )

 

мұндағы n2,1 – екі ортаның салыстырмалы сыну көрсеткіші; -толық поляризация бұрышы. Толық поляризация болу үшін шағылған сәуле мен сынған сәуленің арасындағы бұрыш = 900 болуы керек.

Сондықтан екі диэлектриктің немесе диелектрик пен ваккум шекарасы поляризатор болады.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...