20.1 (а) Опишите, каким способом интерферометр Майкельсона можно было бы использовать для измерения показателя преломления воздуха. Нарисуйте оптическую схему такой установки.

20.1 (б). В чем преимущество для дифракционной решетки а) большого числа щелей б) малого периода решетки?

Дифракционной решеткой называется совокупность большого числа одинаковых отстоящих друг от друга на одно и тоже расстояние щелей.

А) Чем больше число щелей N , тем больше количество световой энергии пройдет через решетку.

. Если равно четному числу полуволн, то соседние пучки накладываются друг на друга в одной фазе и амплитуда результирующего колебания в точке М на экране, где собираются лучи, идущие от всех щелей решетки будет равна сумме амплитуд колебаний, создаваемых каждым пучком. Колебания от отдельных щелей взаимно усиливают друг друга, вследствие чего амплитуда колебаний в соответствующей точке экрана равна амплитуда колебаний, посылаемых одной щелью под углом . Интенсивность световых колебаний будет в больше интенсивности, создаваемой в направлении одной щели. Ширина главных максимумов уменьшается с ростом числа щелей.

Разрешающая способность дифракционной решётки тем, больше чем больше число щелей и чем больше порядок дифракционного максимума , который используется для разрешения спектральных компонент. Физическая причина такой зависимости разрешающей способности от и очевидна ввиду того, что при увеличении сужаются дифракционные максимумы, а при увеличении увеличивается угловая дисперсия дифракционной решётки, благодаря чему облегчается раздельное восприятие разрешаемых спектральных компонент.

20.1(,в) Что такое пластина в четверть длины волны? Каково ее назначение и принцип действия?

Вырезанная параллельно оптической оси одноосная двоякопреломляющая пластинка, создающая сдвиг по фазе между обыкновенным и необыкновенным лучами на . Толщина этой пластинки удовлетворяет условию: показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, - целое число или нуль, - длина световой волны в вакууме.

Определение: Вырезанная для параллельной оси пластинка, для которой , (где m = 0,1,2,…), называется пластинкой в четверть волны. При прохождении через такую пластинку обыкновенный и необыкновенный лучи приобретают разность фаз, равную (разность фаз определяется с точностью до 2 m).

Принцип действия: Надо расположить пластинку так, чтобы угол между плоскостью колебаний Р в падающем луче и осью пластинки О равнялся , тогда амплитуды обоих лучей, вышедших из пластинки, будут одинаковы. Сдвиг по фазе между колебаниями в этих лучах составит . Следовательно, свет, вышедший из пластинки, будет поляризован по кругу. При другом значении угла амплитуды вышедших из пластинки лучей будут неодинаковыми. Поэтому при наложении эти лучи образуют свет, поляризованный по эллипсу, одна из осей которого совпадает по направлению с осью пластинки О. При = 0 или = в пластинке будет

распространяться только один луч (при = 0 – необыкновенный, а при =- обыкновенный), то на выходе из пластинки свет останется плоско поляризованным с плоскостью колебаний, совпадающей с Р.

Если на пути эллиптически поляризованного света (или света, поляризованного по кругу) поставить пластинку в четверть волны, расположив ее оптической осью вдоль одной из полуосей эллипса, то такая пластинка внесет дополнительную разность фаз, равную.

В результате разность фаз двух плоско поляризованных волн, дающих в сумме эллиптически поляризованную волну, будет равна 0 или, так что суперпозиция этих волн даст плоско поляризованную волну. Вывод: Следовательно, надлежащим образом повернутая пластинка в четверть волны превращает эллиптически поляризованный свет в плоско поляризованный.

На этом основывается метод, с помощью которого можно отличить эллиптически поляризованный свет от частично поляризованного или свет, поляризованный по кругу, от естественного. Для этого исследуемый свет надо пропустить через пластинку в четверть волны и помещенный за ней поляризатор.

Если луч является эллиптически поляризованным (или поляризованным по кругу), то, вращая пластинку и поляризатор вокруг направления луча, удается добиться полного затемнения поля зрения. Если же свет является частично поляризованным (или естественным), то ни при каком положении пластинки и поляризатора невозможно получить полного погашения исследуемого луча.

20.1(,г) Что такое эффект Фарадея? Предложите принципиальную схему установки для наблюдения Эффекта Фарадея.

Эффект Фарадея заключается в том, что в магнитном поле первоначально неактивное вещество становится оптически активным. При распространении света в веществе вдоль вектора напряженности магнитного поля плоскость поляризации световой волны вращается. Схема для наблюдения эффекта Фарадея изображена на рисунке.

Образец длиной 1 помещается в соленоид. Напряженность магнитного поля на оси соленоида Н. При включении магнитного поля плоскость поляризации света на выходе из образца поворачивается на угол ф относительно первоначального положения. Угол поворота плоскости поляризации равен

, где V – постоянная Верде.

Схема установки: Для наблюдения эффекта Фарадея в полюсных наконечниках электромагнита просверливают отверстия, через которые пропускают луч света. Исследуемое вещество надо поместить между полюсами магнита