Интерференционный светофильтр

Явление интерференции широко используется в оптической тех­нике, в частности, для изготовления интерференционных светофильтров. Интерференционный светофильтр состоит из нескольких после­довательно расположенных тончайших непоглощающих слоев из диэ­лектрических материалов — окислов , , ; фторидов , , ; сульфидов , и других соединений. При прохождении белого света через такую систему с многочис­ленными границами раздела свет многократно переотражается. В результате интерференции отраженных лучей с проходящими лучами (отраженные и проходящие лучи когерентны) часть светового потока ослабляется лишь незначительно, а часть—в 10 — 10 раз.

Светофильтры используются в фотометрах в качестве монохроматоров.

Дифракция света — это отклонение света от прямолинейного распространения, когда свет огибает контур непрозрачных тел и, следовательно, проникает в область геометрической тени. Если на щель падает световая волна, то, фокусируя линзой свет, прошедший через щель, можно наблюдать чередование максимумов и минимумов освещенности.

Если свет падает не на одну щель, а на ряд па­раллельных щелей (решетку), то пуч­ки, испытав дифракцию на каждой щели, интерферируют между собой.

Простейшая дифракционная ре­шетка состоит из прозрачных участков (щелей), разделенных непрозрачными промежутками. На решетку направля­ется параллельный пучок света. На­блюдение ведется на непрозрачном экране в фокальной плоскости линзы, установленной за решеткой.

В каждой точке Р на экране в фо­кальной плоскости линзы соберутся лучи, которые до линзы были парал­лельны между собой и отклонились на решетке под определенным углом θ. Для того, чтобы в точке Р на­блюдался интерференционный максимум, разность хода ∆ между вол­нами, испущенными соседними щелями, должна быть равна целому числу длин волн:

,

где d — период решетки, m — целое число, которое называется по­рядком дифракционного максимума. В тех точках фокальной плоскости линзы, для которых это условие выполнено, располагаются главные максимумы дифракционной картины.

Рис. 6.21. Дифракция света на решетке.

Решетка способна разлагать излучение в спектр, то есть она является спектральным прибором — составной частью монохроматоров (устройств для выделения монохроматического света). Если на решетку падает немонохроматическое излучение, то в каждом порядке дифракции (то есть при каждом значении m) возникает спектр исследуемого |излучения. Одной из важнейших характеристик дифракционной решетки является ее разрешающая способность, характеризующая возможность разделения с помощью данной решетки двух близких спектральных линий с длинами волн и . Спектральной разрешающей способностью R называется отношение длины волны к минимальному возможному значению . Разрешение дифракционной решетки зависит только от порядка спектра m и от числа периодов решетки N.

Поляризацией света называется выделение из пучка естественной света лучей, поляризованных в определенной плоскости. В источни­ках света элементарные процессы излучения света атомами происходят независимым образом, поэтому в обычном свете оси электромагнитных волн ориентированы хаотично, и свет, испускаемый обычны ми источниками (солнечный свет, излучение ламп накаливания и т. п.) неполяризован. Неполяризованный свет называют также естественным светом.

Вещества, способные изменять (вращать) плоскость поляризации света, являются оптически активными веществами; вещества, не способные изменять плоскость поляризации света, являются оптически неактивными. Поляриметрический метод анализа основан на измерении угла вращения плоскости поляризации луча света, прошедшего через оптически активную среду, которая помещается между поляризатором и анализатором.

Глюкоза имеет ассиметричные атомы углерода, связанные с разными группировками, поэтому обладают способностью вращать плоскость поляризованного луча. На этом основано определе­ние глюкозы в моче с помощью поляриметра. Угол вращения плоскости поляризации зависит от оптической толщины раствора и концент­рации глюкозы в растворе.

Поляриметр

Основной частью любого прибора для поляриметрического анализа является источник поляризованных лучей (поляризатор) и измеритель угла поляризации (анализатор).

На рис. 6.28. приведена схема простейшего поляриметра.

Рис. 6.28. Схема простейшего поляриметра.

1 — поляризатор; 2 — пластинка бикварца; 3 — кювета с раствором; 4 — анализатор.

При использовании простейшего поляриметра анализатор настра­ивают на «темноту», вращая его вокруг продольной оси. Затем вносят в прибор кювету с исследуемой жидкостью. При этом наблюдается просветление поля окуляра вследствие вращения плоскости поляри­зации раствором. Поворачивая анализатор, добиваются нового потем­нения поля, причем угол поворота анализатора соответствует углу вра­щения раствором плоскости поляризации. Для более точного опреде­ления момента затемнения поля окуляра применяют дополнительную пластинку 2, состоящую из двух пластинок левовращающего и право­вращающего кварца (так называемая пластинка бикварца).

При ма­лейшем повороте анализатора обе половинки бикварца меняют свою окраску: одна становится синей, а другая — красной. Таким образом фиксируется малейший поворот анализатора.