Дифракция на щели и дифракционной решетке. Угловая дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки.

Угловая дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки

Основными характеристиками любого спектрального прибора являются его дисперсия и разрешающая способность.

Угловой дисперсией называется величина:

. ()

Здесь - угловое расстояние между близкими спектральными линиями, - разность их длин волн.

Естественный и поляризованный свет. Поляризация в поляроидах: закон Малюса. Поляризация при отражении: закон Брюстера. Двойное лучепреломление.

Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Закон Брюстера. Распространение электромагнитных волн в одноосных кристаллах. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы и поляроиды.

Поляризованный свет-свет в котором колебания светового вектора, каким то образом упорядочены.

Естественный свет - свет в котором все направления колебания светового вектора Е равновероятны.

Закон Малюса: I=I₀*cos²α

Закон Брюстера: Закон оптики, выражающий связь показателя преломления с таким углом, при котором свет, отражённый от границы раздела, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, причем поляризация преломленного луча достигает наибольшего значения. Легко установить, что в этом случае отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Соответствующий угол называется углом Брюстера.

Закон Брюстера: , где n21 — показатель преломления второй среды относительно первой, θBr — угол падения (угол Брюстера).

Одноосные и двухосные кристаллы - кристаллы с одним или двумя направлениями вдоль которых существует двойное лучепрломление.

Двойное лучепреломление — эффект расщепления в анизотропных средах луча света на две составляющие. Если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча. Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным, второй же отклоняется в сторону, нарушая обычный закон преломления света, и называется необыкновенным.

36. Тепловое излучение: основные понятия. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа.

Тело называется абсолютно черным, если оно при любой температуре полностью поглощает все падающее на него излучение

Закон Кирхгофа: Отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности н.з. от природы тела; оно является для всех тел универсальной ф-цией частоты. (длины волны) и температуры:

. Для черного тела =1, поэтому из закона Кирхгофа вытекает, что для черного тела равна . Таким образом, универсальная функция Кирхгофа есть не что иное, как спектральная плотность энергетической светимости черного тела. Энергетическая светимость АЧТ зависит только от температуры, т.е. Энергетическая светимость АЧТ пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры: , где σ - постоянная Больцмана. Этот закон – закон Стефана-Больцмана. Задача отыскания вида функции Кирхгофа (выяснения спектрального состава излучения ЧТ

Законы теплового излучения (Стефана-Больцмана и Вина). Гипотеза и формула Планка для абсолютно черного тела.

Закон Стефана — Больцмана

Австрийский физик и математик Йозеф Стефан (JosephStefan) в 1879 году путём измерения теплоотдачи платиновой проволоки при различных температурах установил пропорциональность излучаемой ею энергии четвертой степени абсолютной температуры. Теоретическое обоснование этого закона было дано в 1884 году учеником Стефана Людвигом Больцманом (LudwigBoltzmann).

Энергетическая светимость (q) абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры (T).

q = σ ⋅ T⁴

Константа в этой формуле называется постоянной Стефана-Болъцмана, σ = 5.67⋅10^-8 (Вт/м²)/К⁴. Энергетическая светимость — это мощность излучения на всех длинах волн с единицы поверхности (Вт/м2). Из этого следует, что все окружающие нас объекты испускают тепловое излучение, так как всегда имеют температуру выше абсолютного нуля 0 К или минус 273ºС. При повышении абсолютной температуры в два раза, мощность излучения увеличится в 16 раз. Закон справедлив для излучения Абсолютно черного тела.

Закон Вина.

Опираясь на законы термо- и электродинамики, Вин установил зависимость длины волны , соответствующей

максимуму функции , от температуры Т. Согласно закону смещения Вина, = b /T (где ). Т.е. длина волны , соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости ЧТ, обратно пропорциональна его термодинамической температуре, b—постоянная Вина = 2.9 ⋅10^(−3)м ⋅ К . Закон Вина – закон смещения т.к. он показывает смещение положения максимума функции по мере возрастания температуры в область коротких длин волн. Он объясняет, почему при понижении температуры нагретых тел в их спектре все сильнее преобладает длинноволновое излучение.

М. Планк выдвинул гипотезу о том, что обмен энергией между веществом и излучением происходит не непрерывным образом, а путем передачи дискретных и неделимых порций энергии или квантов энергии. Энергия кванта пропорциональна частоте излучения: ε = h ⋅ ν , где h = 6,62·10–34Дж·с – постоянная Планка