8.1(а). Интерферометр Майкельсона.

Принцип действия всех Интерферометров одинаков, и различаются они лишь методами получения когерентных волн и тем, какая величина непосредственно измеряется. Пучок света с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее число когерентных пучков, которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе. В месте схождения пучков наблюдается интерференционная картина, вид которой, т. е. форма и взаимное расположение интерференционных максимумов и минимумов, зависит от способа разделения пучка света на когерентные пучки, от числа интерферирующих пучков, разности их оптических путей (оптической разности хода), относительной интенсивности, размеров источника, спектрального состава света.

 Примером двулучевого Интерферометр может служить Интерферометр Майкельсона (рис 1)..

Параллельный пучок света источника L, попадая на полупрозрачную пластинку P₁, разделяется на пучки 1 и 2. После отражения от зеркал M₁ и M₂ и повторного прохождения через пластинку P₁ оба пучка попадают в объектив O₂, в фокальной плоскости D которого они интерферируют. Оптическая разность хода

D = 2(AC — AB) = 2l, где l — расстояние между зеркалом M₂ и мнимым изображением M₁ ¢ зеркала M₁ в пластинке P₁. Таким образом, наблюдаемая интерференционная картина эквивалентна интерференции в воздушной пластинке толщиной l. Если зеркало M₁ расположено так, что M₁¢ и M₂ параллельны, то образуются полосы равного наклона, локализованные в фокальной плоскости объектива O₂ и имеющие форму концентрических колец. Если же M₂ и M₁¢ образуют воздушный клин, то возникают полосы равной толщины, локализованные в плоскости клина M₂M₁¢ и представляющие собой параллельные линии.

Рис.1 Схема интерферометра Майкельсона (P₂ пластинка, компенсирующая дополнительную разность хода, появляющуюся за счёт того, что луч 1 проходит дважды через пластинку P₁).

8.1(б).Что такое зонная пластинка? Опишите принцип ее действия.

Зонная пластинка – это стеклянная пластинка, на поверхность которой нанесено непрозрачное покрытие в виде колец, закрывающих только четные (или только нечетные) зоны Френеля. Зонная пластинка фокусирует свет аналогично собирающей линзе, только в отличие от линзы пластинка имеет несколько фокусов. Более того, расстояния а от пластинки до источника и b от пластинки до изображения связаны тем же соотношением, что и соответствующие величины для линзы: 1/a + 1/b = 1/F, где фокусное расстояние F определяется формулой F=R_m²/mλ. Если центр зонной пластинки светлый, то m - нечётное и в формулу входит внешний радиус R светлого кольца пластинки. Если же центр пластинки тёмный, то под R следует понимать внешний радиус тёмного кольца. С помощью зонной пластинки можно даже получать оптические изображения, хотя и весьма низкого качества. В отличие от линзы, зонная пластинка имеет несколько фокусов: F_n=F/(2n+1), где n - любое целое число Интенсивность света в точке наблюдения за зонной пластинкой многократно превышает интенсивность света, падающего на зонную пластинку. Причина этого состоит в том, что свет от каждой открытой зоны Френеля приходит в точку наблюдения в одной и той же фазе.

8.1(в).Что такое поляризованный свет? Какие бывают основные виды поляризации и что они означают?

Поляризованным называется свет, в котором направления колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом.

Существует три вида поляризации.
1. Линейная
Возникает, если электрический вектор Е сохраняет свое положение в пространстве. Она как бы выделяет плоскость, в которой колеблется вектор Е.
2. Круговая
Это поляризация, возникающая, когда электрический вектор Е вращается вокруг направления распространения волны с угловой скоростью, равной угловой частоте волны, и сохраняет при этом свою абсолютную величину. Такая поляризация характеризует направление вращения вектора Е в плоскости, перпендикулярной лучу зрения. Примером является циклотронное излучение (система электронов, вращающихся в магнитном поле).
3. Эллиптическая
Возникает тогда, когда величина электрического вектора Е меняется так, что он описывает эллипс (вращение вектора Е). Эллиптическая и круговая поляризация бывает правой (вращение вектора Е происходит по часовой стрелке, если смотреть навстречу распространяющейся волне) и левой (вращение вектора Е происходит против часовой стрелки, если смотреть навстречу распространяющейся волне).Реально, чаще всего встречается частичная поляризация (частично поляризованные электромагнитные волны). Количественно она характеризуется некой величиной, называемой степенью поляризации Р, которая определяется как:
P = (Imax - Imin) / ( Imax + Imin)
где Imax , Imin - наибольшая и наименьшая плотность потока электромагнитной энергии через анализатор (поляроид, призму Николя…).

8.1(г). Эффект 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 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