1.1(а) Если в опыте Юнга щели освещать белым светом, то центральная полоса интеференции будет белой, а остальные – радужными. Объясните, почему так происходит?

При освещении щели белым светом в опыте Юнга, центральная полоса будет белая, а остальные – радужные, так как при нулевом порядке все максимумы одинаковые, а при увеличении порядка волны разных цветов начинают преломляться по-разному, следовательно максимумы начинают смещаться картина размывается.

1.1(б) Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля?

Принцип Гюйгенса-Френеля: В основе его лежит условие , что каждый элемент поверхности волнового фронта можно рассматривать как источник вторичных волн, распространяющихся во всех направлениях . Эти волны когерентны (Две волны являются полностью когерентными (согласованными), если частоты их одинаковы , амплитуды и разность фаз постоянны, т.е.₁=₂, E₁₀=const, E₂₀=const, ₂-₁=const.), так как они возбуждены одной и той же первичной волной. Результирующее поле в точке наблюдения P может быть найдено как результат интерференции вторичных волн. В качестве поверхности вторичных источников может быть выбрана не только поверхность волнового фронта, но и любая другая замкнутая поверхность. При этом фазы и амплитуды вторичных волн определяются значениями фазы и амплитуды первичной волны. Каждый элемент поверхности служит источником вторичной сферической волны, амплитуда которой пропорциональна величине элемента dS. Амплитуда сферической волны убывает с расстоянием r от источника по закону . Следовательно, от каждого участка dS волновой поверхности в точку Р приходит колебаниеВ этом выражении фаза колебания в месте расположения волновой поверхности S, k – волновое число, r – расстояние от элемента поверхности dS до точки Р. Величина определяется амплитудой светового колебания в том месте, где находится dS. Коэффициент пропорциональности K Френель считал убывающим при увеличении угла между нормалью п к dS и направлением от dS к точке Р и обращающимся в нуль при .

1.1(в) Можно ли только с помощью поляризатора отличить эллиптически поляризованный свет от частично поляризованного? Почему?

Частично поляризованный свет получается на выходе несовершенного поляризатора, а эллиптически поляризованный свет – на выходе идеального поляризатора. С помощью одного поляризатора их нельзя различить, так как мы имеем один и тот же характер интенсивности света. Для этого необходима еще и четвертьволновая пластинка: исследуемый луч пропускается через пластинку и поляризатор. Если исследуемый луч эллиптически поляризованный, то вращая пластинку и поляризатор вокруг направления луча удается добиться полного затемнения поля зрения. Если свет частично поляризован, то ни при каком положении пластинки и поляризатора невозможно получить погашения исследуемого луча.

1.1(г) Как зависят показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей от направления распространения света в оптически анизотропных одноосных кристаллах.

Показатели преломления в оптически анизотропных одноосных кристаллах для обыкновенных и необыкновенных лучей однозначно не сравниваются. Они могут быть как один больше другого, так и наоборот.

У одноосных кристаллов один из преломленных лучей подчиняется обычному закону преломления, т.е. лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к преломляющей поверхности (е-луч). Этот луч называется обыкновенным. Для необыкновенного луча sin угла падения к sin угла преломления не остается постоянным при изменении угла падения. Даже при нормальном падении света на кристалл необыкновенный луч отклоняется от нормали (смотри рисунок). Также необыкновенный луч, как правило, не лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к преломляющей поверхности.

У одноосных кристаллов есть одно направление, вдоль которого обыкновенный и необыкновенный лучи распространяются, не разделяясь и с одинаковой скоростью. Это направление – оптическая ось кристалла. Любая прямая, параллельная данному направлению называется оптической осью кристалла. При выходе из кристалла оба луча отличаются друг от друга только направлением поляризации, поэтому названия обыкновенный и необыкновенный луч имеют смысл только внутри кристалла.