Поляризаторы и пластинки в четверть длины волны.
В микроскопии широко используют так называемый линейный поляризатор. В 1938 году Эдвин Лэнд изобрёл специальную плёнку (названную им поляроидом), состоящую из длинных ориентированных цепей углеводородных молекул, которая после помещения в раствор иода начинает проводить электрический ток. Поляризаторы были известны задолго до Лэнда, но изобретённые им плёнки оказались очень дешёвыми и удобными для использования в микроскопе. Если вектор электрического поля направлен вдоль оси молекул, появляется электрический ток и свет поглощается. Если же электрическое поле перпендикулярно цепям, ток не возникает и свет практически не поглощается. Направление, перпендикулярное оси цепей, называют осью разрешённого распространения. Интенсивность I плоскополяризованной волны, прошедшей через поляроид, описывается законом Малюса:
I = I0 cos2q, (7)
где I0 – интенсивность падающего света, q – угол между осью поляризации падающей волны и осью разрешённого распространения (осью поляризатора).
Пластинка в четверть длины волны позволяет создать из двух плоскополяризованных лучей световую волну с круговой поляризацией. Некоторые прозрачные кристаллы типа кальцита или слюды обладают двулучепреломлением, иллюстрируемым рис. 15, а. Показатель преломления этих кристаллов различен для двух направлений поляризации луча. Пластинка 1/4l представляет собой специальным образом вырезанный монокристалл, в котором ось медленного распространения света (соответствующая более высокому значению показателя преломления n1) перпендикулярна оси быстрого распространения (соответствующего более низкому значению n2). Толщину пластинки d подбирают так, чтобы разница оптического пути двух перпендикулярных плоскополяризованных лучей была равна четверти длины волны света l0:
. (8)
Пусть естественный неполяризованный свет падает на поляризатор, разрешённая ось которого повёрнута на угол 45° к оси медленного распространения света пластинки 1/4l. После прохождения поляризатора луч на входе пластинки 1/4l можно представить как сумму двух плоскополяризованных лучей. На выходе из пластинки 1/4l разница фаз этих лучей равна 90°, и суммарная волна будет иметь правую круговую поляризацию, как показано на рис. 15, b. Если поляризатор повернуть на 90° по часовой стрелке, на выходе из пластинки 1/4l свет будет иметь левую круговую поляризацию.
Распространение световых волн.
Преломление света удобно описать лучевой диаграммой, в которой свет представляет прямые лучи, направленные вдоль оси распространения. Этот подход называют геометрической оптикой. Направление светового луча в общем случае описывается принципом Ферма, согласно которому его траектория соответствует или максимуму, или минимуму длины оптического пути (расстояния, умноженного на показатель преломления среды).
Изучение микроструктуры материала основано на введении в него некоторой волны (световой, ультразвуковой или рентгеновской) и анализе отражённого или прошедшего лучей. Фундаментальной характеристикой, определяющей предел пространственного разрешения прибора, является длина волны l, связанная с её скоростью и частотой уравнением:
l=c/f, (9)
Для создания изображения в поле зрения микроскопа должна изменяться интенсивность света (пропорциональная квадрату вектора электрического поля).
Рассмотрим отражение света от плоской поверхности. Фундаментальным законом оптики является равенство углов падения qi и отражения qr. Однако этот закон справедлив лишь для оптически плоских поверхностей (рис. 16, b). Это условие можно считать выполненным, если высота неровностей поверхности не превышает десятой доли длины световой волны l. Если поверхность не является оптически плоской, свет случайно отражается в различных направлениях (рис. 16, а), и поверхность выглядит матовой.
Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 2768;