Ячейка Керра
Особенности свойств ячейки Керра. Понятие эффекта Керра как явления возникновения под действием электрического поля в оптически изотропных средах двойного лучепреломления. История открытия, его применение. Сила двойного лучепреломления минералов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.06.2012 |
| Размер файла | 333,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное учреждение
Высшего профессионального образования
"Забайкальский государственный университет"
(ФГБО УВПО "ЗабГУ")
Кафедра Физики и техники связи
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Чита 2012
Содержание
- Введение
- 1. Что такое ячейка Керра
- 1.1 Ячейка Керра
- 1.2Образец PLZT
- 1.3 Эффект Керра
- 2. История Открытия эффекта Керра
- 2.1 Джон КЕРР
- 3. Применение ячейки Керра
- 3.1Лазер
- 3.2 Скорость света
- 3.3 Пьезоэлектрики
- 4. Лабораторная работа на тему Эффект Керра
- 5. Поляризованный Свет
- 5.1 Естественный и поляризованный свет
- 5.2 Преломление лучей
- 5.3 Определение силы двойного лучепреломления минералов
- 5.4 Определение силы двойного лучепреломления при помощи компенсатора
- Заключение
- Список литературы
Введение
В своей курсовой работе я хочу показать свойства ячейки Керра. Очень Важного устройства в нашей жизни. Я выбрал данную тему потому, что считаю, что эта тема не достаточно хорошо освещена в учебниках физики, а могла бы быть полезна студентам изучающим поляризацию света.
Целью данной курсовой работы является исследование свойств ячейки Керра.
1. Что такое ячейка Керра
1.1 Ячейка Керра
Ячейка Керра - устройство, основанное на эффекте Керра - явлении возникновения под действием электрического поля в оптически изотропных средах двойного лучепреломления. Отличается высоким быстродействием ( ч секунды). Состоит из среды с Керроевской нелинейностью (например, CS2 - сероуглеродом) помещённой между обкладок конденсатора. При прохождении мощного импульса электрического тока через ячейку оптические свойства среды меняются так, что свет меняет направление поляризации при прохождении ячейки.
Ячейка Керра: 1 - образец PLZT; 2 - силиконовая прокладка; 3 - изолятор; 4 - стеклянная пластина; 5 - Канадский бальзам; 6 - провод; 7 - оправа
1.2Образец PLZT
Эффект Керра исследуется на образце состава Pb0,9125La0,0875Zr0,65Ti0,3503 (PLZT). Это вещество имеет величину постоянной Керра на два порядка больше, чем у других веществ, которые используются для демонстрации эффекта Керра. Вещество прозрачно для электромагнитных волн диапазона 0,4 - 5,6 мкм. Образцы такого состава проявляют сегнетоэлектрические свойства, внутри они разбиты на домены, определенным образом поляризованные, которые меняют направление поляризации при включении электрического поля. Зависимость поляризации от величины внешнего электрического поля нелинейная, свойства вещества определяются предысторией поляризации. Вещество используется часто как электрооптический модулятор. Нельзя во время эксперимента превышать напряжение 1000 В, иначе произойдет разрушение PLZТ!
1.3 Эффект Керра
Под воздействием внешнего постоянного или переменного электрического поля в среде может наблюдаться двойное лучепреломление, вследствие изменения поляризации вещества. Пусть коэффициент преломления для обыкновенного луча равен , а для необыкновенного - . Разложим разность коэффициентов преломления , как функцию внешнего поля , по степеням . Если до наложения поля среда была неполяризованной и изотропной, то должно быть чётной функцией (при изменении направления поля эффект не должен менять знак). Значит, в разложении по степеням должны присутствовать члены лишь чётных порядков, начиная с . В слабых полях членами высших порядков можно пренебречь, в результате чего
где - длина волны света в вакууме; - постоянная Керра, зависящая от природы вещества, длины волны и температуры. Для большинства веществ , что означает их подобие оптически положительным одноосным кристаллам. Для газов К ~ 10-15 СГСЕ. Для жидкостей К ~ 10-12 СГСЕ. Ещё большими значениями постоянных Керра характеризуются растворы жёстких макромолекул и коллоидные растворы. Для наблюдения К. э. монохроматический свет пропускают через поляризатор П (например, призму Николя) и направляют в плоский конденсатор, заполненный изотропным веществом (ячейка Керра). Поляризатор преобразует естественно поляризованный свет в линейно поляризованный. Если к обкладкам конденсатора не приложено напряжение, то поляризация света, проходящего через вещество, не изменяется и свет полностью гасится второй призмой Николя А, повёрнутой на 90° по отношению к первой (анализатором). Если к обкладкам приложено напряжение, то линейно поляризованная световая волна в веществе распадается на две волны, поляризованные вдоль поля Ен (необыкновенная волна) и под прямым углом к полю Е0 (обыкновенная волна), которые распространяются с разными скоростями. Из-за разной скорости распространения фазы колебаний электрического вектора у необыкновенной волны Ен и обыкновенной Е0 волн по выходе из ячейки не совпадают, в результате чего результирующая световая волна оказывается эллиптически поляризованной и частично проходит через анализатор. Если между ячейкой Керра и анализатором А поставить компенсатор К, преобразующий эллиптически поляризованный свет в линейно поляризованный, то поворотом компенсатора можно снова добиться полного гашения света анализатором. Зная угол поворота компенсатора, можно вычислить величину двойного лучепреломления: Dn = nн - no, где nн и no - показатели преломления для необыкновенной и обыкновенной волн.
ячейка керр двойное лучепреломление
2. История Открытия эффекта Керра
Эффект Керра Был открыт в 1875 году шотландским физиком Джоном Керром. Этому ученому удалось открыть явленнее, которое ранее искал, но так и не смог обнаружить Майкл Фарадей. Открытие, вошедшее в историю под названием электрооптический эффект Керра, заключается во вращении плоскости поляризации или, иначе, в изменении показателя преломления света в среде под действием внешнего электрического поля. Примерно столетие спустя эффект Керра и появившиеся к тому времени лазеры дадут сильнейший толчок к развитию исследований в области нелинейной оптики.
2.1 Джон КЕРР
Джон Керр шотландский физик, член Лондонского королевского общества (с 1890). Окончил университет в Глазго (1849), там же работал в 1857-1901 гг. Работы в области оптики. Открыл в 1875 г. явление двойного лучепреломления в изотропном веществе, помещенном в электрическое поле (эффект Керра), обнаружил возникновение оптической анизотропии жидких диэлектриков под влиянием электрического поля, что непосредственно указывало на существование связи между оптическими и электрическими явлениями, предсказанной еще М.В. Ломоносовым. Эффект Керра получил широкое практическое применение, в частности как оптический затвор (ячейка Керра). В 1876 г. открыл также магнитооптический эффект.
3. Применение ячейки Керра
Использование ячейки Керра началось в начале ХХ века. Ячейка Керра ранее использовалась в кинематографе для записи звука на звуковую дорожку (тагефон), однако была вытеснена другими более мощными устройствами.
Применяется в скоростной фото - и киносъёмках, в оптической телефонии, в оптической локации, геодезических дальномерных устройствах и в схемах управления оптических квантовых генераторов (Лазеры).
3.1Лазер
источник электромагнитного излучения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов, основанный на вынужденном излучении атомов и молекул. Слово "лазер" составлено из начальных букв (аббревиатура) слов английской фразы "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", что означает "усиление света в результате вынужденного излучения".
3.2 Скорость света
Быстродействие Ячейки Керра позволяет использовать ее и для измерения скорости света в лабораторных условиях: свет, пройдя Ячейку Керра, отражается от зеркала и снова проходит ячейку в обратном направлении с опозданием, обусловленным длиной пути от ячейки до зеркала и обратно. Этот метод имеет историческое значение. В 1958 г. Фрум получил значение 299 792,5 км/с применяя микроволновый интерферометр и электрооптический затвор (ячейку Керра). В ряде применений жидкостная ячейка Керра заменяется кристаллической ячейкой, действие которой основано на Эффекте Поккельса.
Результаты измерений скорости света в вакууме, выполненных с 1905 до 1950 г.
|
Автор-год |
Метод |
Результат, км/с |
|
|
Роза и Дорсей - 1906 |
Отношение эл. - стат. ед. к эл. - магн. ед. |
299781±10 |
|
|
Мерсье - 1923 |
Стоячие волны Герца |
299782±30 |
|
|
Майкельсон - 1924 |
Вращающееся зеркало |
299802±30 |
|
|
Майкельсон - 1926 |
Вращающееся зеркало |
299796±4 |
|
|
Коромос и Миттельштедт - 1929 |
Ячейка Керра, фотоэлемент |
299778±20 |
|
|
Майкельсон, Пиз и Пирсон - 1932.1933 |
Вращающееся зеркало в вакууме |
299774±11 |
|
|
Андерсон - 1937 |
Ячейка Керра, фотоэлемент |
299771±14 |
|
|
Хюттель - 1940 |
Ячейка Керра, фотоэлемент |
299768±10 |
|
|
Андерсон - 1941 |
Ячейка Керра, фотоэлемент |
299776±14 |
|
|
Джонс и Корнфорд - 1948 |
Радиолокация (Гобой) |
299788±? |
|
|
Эссен и Гордон-Смайс - 1948 |
Полый резонатор в вакууме |
299793±9 |
|
|
Бергштранд - 1949 |
Ячейка Керра, фотоэлемент |
299793±2 |
|
|
Аслаксон - 1949 |
Радиолокация (Шороан) |
299792±2.4 |
|
|
Эссен - 1950 |
Полый резонатор в вакууме |
299792.5±3 |
|
|
Бергштранд - 1950 |
Ячейка Керра, фотоэлемент |
299792.7±0.25 |
Поккельса эффект, линейный электрооптический эффект, изменение преломления показателя света в кристаллах, помещенных в электрическое поле, пропорциональное напряжённости электрического поля.П. э. наблюдается только у пьезоэлектриков. Был обнаружен в 1894 немецким физиком Ф. Поккельсом (F.С. Pockels), после чего в течение длительного времени исследовался мало и находил ограниченное применение. Главная причина - высокие электрические напряжения (десятки и сотни кВ) для получения заметного эффекта.
Появление лазеров стимулировало исследования П. э. На основе П. э. разработан ряд устройств для электрического управления когерентным оптическим излучением. Почти все созданные модуляторы света основаны на П. э. Важное свойство П. э. - малая инерционность, позволяющая осуществлять модуляцию света до частот ~1013 Гц. Кроме того, из-за линейной зависимости между показателем преломления и напряжённостью электрического поля нелинейные искажения при модуляции света относительно невелики. Малая инерционность позволяет использовать П.э. для модуляции добротности лазеров, с помощью которой получают гигантские по мощности световые импульсы малой длительности. П.э. находит применение также в системах углового отклонения светового пучка и в устройствах создания двумерного оптического изображения.
3.3 Пьезоэлектрики
Пьезоэлектрики диэлектрики, в которых наблюдается пьезоэффект, то есть те, которые могут либо под действием деформации индуцировать электрический заряд на своей поверхности (прямой пьезоэффект), либо под влиянием внешнего электрического поля деформироваться (обратный пьезоэффект). Оба эффекта открыты братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880-1881 гг.
4. Лабораторная работа на тему Эффект Керра
Цель работы.
Исследование электрооптического эффекта Керра на образце PLZT. Определение постоянной Керра.
Оборудование.
Ячейка Керра, PLZT-элемент
Источник высокого напряжения,
0-10 кВ
He-Ne лазер, 1 мВт, 220 В, АС
Поляризатор на стержне, 2 шт.
Оптическая скамья, =60 см
Основания оптической скамьи, 2 шт.
Скользящий держатель,
высота 3 см, 4 шт
Скользящий держатель, высота 8 см
Фотоэлемент
Универсальный усилитель
Цифровой мультиметр
Экранированный кабель, BNC,
=75 см
Переходник, BNC/4 мм
Соединительный провод, красный,
=75 см, 2 шт.
Соединительный провод, синий,
=75 см, 3 шт.
Темы для изучения.
Поляризация света, двойное лучепреломление, оптическая анизотропия, модуляция света, электрооптический модулятор.
Краткая теория.
Электрооптический эффект Керра - это возникновение двойного лучепреломления в оптически изотропных веществах под действием внешнего однородного электрического поля. Оптически изотропная среда, помещенная в однородное электрическое поле, становится анизотропной и приобретает свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого направлена вдоль поля.
Между скрещенными поляризатором и анализатором располагают ячейку Керра - конденсатор, заполненный прозрачным изотропным веществом. Плоскость поляризации падающего на ячейку излучения составляет угол 450 с направлением электрического поля. В отсутствие поля свет не проходит через анализатор. При включении электрического поля среда приобретает анизотропные свойства, соответственно, фазовые скорости волн, поляризованных вдоль поля (необыкновенный луч) и перпендикулярно полю (обыкновенный луч) станут различными. Эти две компоненты исходной волны, проходя через вещество, приобретают разность фаз и, складываясь на выходе, дают эллиптически поляризованный свет, частично проходящий через анализатор.
Величина фазового сдвига определяется выражением:
, (1)
где - длина пути луча в веществе,
- длина волны света в вакууме (в данной работе она равна 633 нм),
- показатель преломления необыкновенного луча,
- показатель преломления обыкновенного луча.
При разности хода обыкновенного и необыкновенного лучей в на выходе будет линейно поляризованная волна, плоскость поляризации которой повернута на 900 относительно падающей волны.
В небольших по величине электрических полях величина фазового сдвига пропорциональна квадрату напряженности поля:
, (2)
где - постоянная Керра, которая зависит от длины волны, температуры, агрегатного состояния вещества, структуры молекул вещества.
Напряженность внешнего электрического поля можно определить, зная прикладываемое напряжение и расстояние между пластинами конденсатора :
(3)
Если - интенсивность света, падающего на анализатор при скрещенном положении анализатора и поляризатора и при нулевом электрическом поле, а - интенсивность света на выходе из анализатора при ненулевом электрическом поле, приложенном к ячейке Керра и направленном под углом 450 к скрещенным анализатору и поляризатору, то можно записать следующее выражение:
(4)
Подставляя (2) и (3) в (4), получим:
Эффект Керра исследуется на образце состава
Pb0,9125La0,0875Zr0,65Ti0,3503 (PLZT). Это вещество имеет величину постоянной Керра на два порядка больше, чем у других веществ, которые используются для демонстрации эффекта Керра. Вещество прозрачно для электромагнитных волн диапазона 0,4 - 5,6 мкм. Образцы такого состава проявляют сегнетоэлектрические свойства, внутри они разбиты на домены, определенным образом поляризованные, которые меняют направление поляризации при включении электрического поля. Зависимость поляризации от величины внешнего электрического поля нелинейная, свойства вещества определяются предысторией поляризации. Вещество используется часто как электрооптический модулятор.
Ячейка Керра с образцом PLZТ внутри соединяется с источником высокого напряжения (0 - 1000 В), параллельно присоединяется цифровой вольтметр. Нельзя во время эксперимента превышать напряжение 1000 В, иначе произойдет разрушение PLZТ! Также, после каждого изменения величины подаваемого напряжения на ячейку Керра необходимо выдерживать около 5 минут и затем проводить измерения! Длина образца 1,5 мм - это также длина пути луча света в веществе. Ширина образца - 1,4 мм - это также расстояние между пластинами конденсатора.
В качестве источника излучения используется гелий-неоновый лазер мощностью 1 мВт. Лазер необходимо включать за 1 час до начала эксперимента, чтобы стабилизировать его излучение! Свет лазера проходит через поляризатор (плоскость поляризации вертикальна), далее через PLZТ-элемент, установленном под углом 450 к вертикали. Плоскость анализатора устанавливается под углом 900 к плоскости поляризатора.
За анализатором помещается фотодиод с усилителем.
Все измерения следует проводить в темной комнате!
Необходимо помнить, что предыстория поляризации образца и небольшое количество неполяризованного света (фон) могут искажать результаты.
Задание. Исследование зависимости величины интенсивности света, падающего на анализатор, от величины напряжения, подаваемого на ячейку Керра.
Изменяя напряжение на ячейке Керра от 300 В до 1000 В (не превышайте это значение!) с шагом 50 В, проведите измерения интенсивности света, падающего на анализатор. Занесите полученные экспериментальные данные в таблицу:
|
, В |
, В2 |
, град. |
|||
1. Сделайте расчет величин: и , где
- максимальное значение интенсивности света, падающего на анализатор. Занесите полученные данные в таблицу. Представьте данные графически в осях и . Соедините точки плавной кривой. Определите по графику так называемое "напряжение для ": при этом напряжении внешнего электрического поля разность фаз обыкновенного и необыкновенного лучей, прошедших данный образец, становится равной 900. Следовательно, этому напряжению соответствует первый максимум на графике.
2. Представьте результаты графически в осях и . Проведите линейную аппроксимацию экспериментальных данных. Определите по графику постоянную Керра (см. формулу (5)).
Контрольные вопросы.
1. Что называется поляризацией света?
2. Что такое линейно поляризованная волна? Что такое циркулярно право - и левополяризованные волны?
3. Поясните фразу: "линейно поляризованный свет может быть разложен на циркулярно право - и левополяризованные волны".
4. В чем состоит электрооптический эффект Керра?
5. Что называют обыкновенным и необыкновенным лучами?
6. От чего зависит постоянная Керра?
7. * Какие вещества называют сегнетоэлектриками?
8. * Получите формулу (5).
5. Поляризованный Свет
5.1 Естественный и поляризованный свет
Различают свет естественный и поляризованный. Колебания естественного света совершаются во всех плоскостях, проходящих через направление распространения луча, во всех направлениях, перпендикулярных лучу. Колебания же поляризованного света совершаются в плоскости, перпендикулярной лучу, но по параллельным направлениям. Плоскость, перпендикулярная плоскости колебаний, называется плоскостью поляризации. Поляризация света происходит при отражении, при прохождении света через кристаллическое вещество. Она может быть полной или частичной.
Свет одновременно обладает и волновыми, и корпускулярными свойствами. В основу кристаллооптических исследований положена волновая теория. Свет рассматривается как электромагнитные колебания, распространяющиеся волнами во все стороны от источника света с большой скоростью.
В световом колебательном движении различают направление колебаний и направление распространения колебаний. Прямые, по которым распространяется свет, называются световыми лучами. Направление световых колебаний перпендикулярно направлению распространения света. Световые колебания являются гармоническими, т.е. совершаются через определенные промежутки времени.
К области видимого света относятся электромагнитные колебания с длинами волн от 380 мкм (фиолетовая часть спектра) до 780 мкм (красная часть спектра). Белый свет практически представляет собой смесь световых колебаний всех возможных длин волн. Свет какой-либо одной длины волны называется монохроматическим. Рентгеновские лучи и радиоволны имеют также электромагнитную природу и отличаются от видимого света только длиной волны. У первых длина волны меньше 380 мкм, а у вторых - больше 780 мкм.
Если два луча распространяются в одном и том же направлении и обладают одной и той же длиной волны, то они взаимодействуют или интерферируют между собой. Наиболее простой случай интерференции наблюдается, когда оба интерферирующих луча поляризованы в одной плоскости
5.2 Преломление лучей
Преломление лучей с, во всех других средах меньше. При переходе света из одной среды в другую происходит изменение скорости распространения света, или, преломление световых лучей. Это происходит из-за того, что скорость распространения света в разных средах различна. В вакууме она приблизительно равна 300 000 км
Существует определенная зависимость между углом падения луча и изменением скорости. Для данных двух сред отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, равная отношению скорости света в первой среде к скорости света во второй среде. Это отношение называется показателем преломления среды второй относительно первой и обозначается N.
Показатель преломления какой-либо среды относительно пустоты называют абсолютным показателем преломления. Вследствие того, что скорость распространения света в пустоте является наибольшей, абсолютный показатель преломления всегда больше единицы. Практически показатель преломления определяется относительно воздуха (его N = 1,0003).
При прохождении света из среды с меньшим показателем преломления в среду с большим показателем преломления угол преломления меньше угла падения. Если же свет идет из среды с большим показателем преломления, то угол преломления больше угла падения. Поэтому из пучка лучей найдется луч, который после преломления пойдет по границе сред. Угол падения такого луча называется предельным.
При угле падения, большем предельного, падающий луч полностью отразится от поверхности раздела двух сред (рис.11). Это явление носит название полного внутреннего отражения. Таким образом, полное внутреннее отражение наблюдается тогда, когда луч из среды с большим показателем преломления попадает в среду с меньшим показателем преломления под углом, превышающим предельный. Чем значительнее разница в показателях преломления двух сред, тем меньше предельный угол и тем большая часть падающих лучей испытает полное внутреннее отражение.
Луч естественного света, войдя в кристалл, преломляется и разделяется на два луча, идущих с различными скоростями и поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Такое явление называют двойным лучепреломлением, или двупреломлением.
Рассмотрим два случая двупреломления лучей. Один из возникших при двупреломлении лучей идет с одинаковой скоростью по разным направлениям в кристалле, а другой меняет скорость в зависимости от направления. Первый луч называют обыкновенным (ordinarius) и обозначают о, а второй - необыкновенным (extraordinarius) и обозначают е.
Явление двупреломления связано с анизотропностью кристаллов, т.е. с неодинаковыми свойствами кристаллов. В веществах с одинаковой скоростью распространения света двупреломление не происходит. В анизотропных веществах двупреломление происходит во всех направлениях (кроме направлений оптических осей).
5.3 Определение силы двойного лучепреломления минералов
Луч света, проходящий через пластинку анизотропного минерала, разбивается на два луча с разными показателями преломления, распространяющиеся с различными скоростями, и колеблющиеся во взаимно-перпендикулярных плоскостях. Называется величина, показывающая насколько показатель преломления одного луча отличается от показателя преломления другого: Силой двойного лучепреломления (= n1 - n2, {1}, где n1 и n2 - величины показателей преломления.
Сила двойного лучепреломления - величина переменная. Она изменяется от 0, когда луч направлен по оптической оси кристалла, до какого-то максимума, когда луч направлен перпендикулярно к оптической оси (в одноосных кристаллах) или к плоскости оптических осей (в двуосных кристаллах). За истинную величину силы двойного лучепреломления (ведь только она может использоваться для определения минералов) принимают ее максимальное значение: = ng - np, {2}, где ng - наибольший по величине показатель преломления данного минерала, а np - наименьший.
Определение силы двойного лучепреломления минералов основано изучении явления интерференции световых волн, проходящих через кристалл в шлифе.
Выше было сказано, что луч света, входя в кристалл, раздваивается, и каждая из образовавшихся световых волн распространяется в кристалле со своей скоростью. В результате один луч обгоняет другой, и между ними возникает разность хода (R: ). Величина разности хода измеряется в миллимикронах и прямо пропорциональна длине пути, пройденного в анизотропной среде, то есть толщине кристаллической пластинки - (толщина шлифа) и силе двойного лучепреломления данного кристалла -
R = d = d (ng - np) {3}
Наличие определенной разности ходе при прохождении лучей света через анализатор обусловливает их интерференцию, вследствие чего зерна минералов при изучении их под микроскопом в белом света приобретают интерференционные окраски. При этом каждому значению разности хода соответствует своя интерференционная окраска. Следовательно, по характеру интерференционной окраски можно определить разность хода - R, которая, в свою очередь, связана с искомой уже известной зависимостью. В конечном итоге, определение силы двойного лучепреломления минерала сводится к определению интерференционной окраски.
При определении силы двойного лучепреломления минералов пользуются таблицей Мишель-Леви.
По горизонтальной оси этой таблицы нанесены величины разности хода (в миллимикронах) с соответствующей им интерференционной окраской (в виде вертикальных полосок соответствующих цветов). При увеличении R цвета периодически повторяются. Это позволяет разбить их на порядки.
В первый порядок входят цвета: серый, белый, желтый, оранжевый и красный, постепенно переходящие друг в друга.
Второй и третий порядки начинаются с фиолетового цвета, далее следуют синий, зеленый, желтый, оранжевый и красный.
В первом порядке имеются отсутствующие в других порядках серый и белый цвета, но нет синего и зеленого.
По вертикальной оси таблицы отложена толщина шлифов (в сотых и тысячных долях мм). Из нижнего левого угла таблицы веерообразно вверх и вправо расходятся прямые линии, на концах которых указаны значения силы двойного лучепреломления.
Для практического определения силы двойного лучепреломления необходимо под микроскопом найти наивысшую интерференционную окраску минерала и точку пересечения ее на таблице Мишель-Леви с горизонтальной линией, соответствующей стандартной толщине шлифа =0,03 мм. Через эту точку проходит одна из веерообразно расходящихся линий, на верхнем конце которой и указана искомая величина = ng - np.
При изучении интерференционной окраски минерала необходимо определить ее порядок. Для этого пользуются так называемым правилом каемок и методом компенсации.
5.4 Определение силы двойного лучепреломления при помощи компенсатора
Компенсатор представляет собой прибор, изготовленный из кристаллов кварца и гипса. В том случае, когда он имеет постоянную разность хода около 550 миллимикрон, (что соответствует собственной интерференционной окраске кварца или гипса - красной первого порядка), то его называют кварцевой пластинкой.
Компенсатор, называемый кварцевым клином, представляет в поперечном разрезе пластинку в форме тонкого клина. Его разность хода переменная. На оправе указана его оптическая ориентировка, обычно сходная с той, которая указана для гипсовой и кварцевой пластинок.
При вдвигании кварцевого клина в прорезь тубуса микроскопа изменяются последовательно интерференционные цвета от начала 1 порядка до 4 порядка.
При определении силы двойного лучепреломления используется правило компенсации.
Известно, что разность хода в кристаллическом зерне возрастает пропорционально длине пути, проходимого световыми волнами в этом зерне. Поэтому если на пути распространения света, над кристаллическим зерном поместить другую кристаллическую пластинку (в данном случае компенсатор) таким образом, чтобы направления одноименных осей оптических индикатрис зерна и компенсатора совпадали, то результирующая разность хода будет равна сумме разностей хода зерна и компенсатора, что вызовет повышение интерференционной окраски.
Если поместить компенсатор таким образом, что будут совпадать разноименные оси оптических индикатрис зерна и компенсатора, то суммарная разность хода будет равна разности разностей хода зерна и компенсатора, что приведет к уменьшению порядка интерференционной окраски.
Если разность хода компенсатора будет равна разности хода в исследуемом зерне минерала, то в итоге общая разность хода световых волн будет равна нулю или, как принято говорить, произойдет компенсация разности хода в зерне, а зерно приобретет серую интерференционную окраску первого порядка
Заключение
В своей Курсовой работе я постарался собрать как можно больше справочного материала и своих исследований. Моим исследованием были свойства ячейки Керра, которые я описал выше. Так же я ставил задачу сделать из курсовой работы полноценное методическое пособие для изучения данной темы. В результате исследования я добился всех целей данной курсовой работы.
Список литературы
1. ru. wikipedia.org
2. images. yandex.ru
3. dic. academic.ru
4. yandex.ru
5. topref.ru
6. works. tarefer.ru
7. bse. info-spravka.ru
8. injzashita.com
9. faculty. ifmo.ru
10. physics. sibsutis.ru
11. Большая Советская Энциклопедия 3 издание тома 10,12,20 1970-1978гг.12. Попов Г.М., Шафроновский И.И. Кристаллография.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Изучение электрооптического эффекта Керра. Методы экспериментального получения постоянной Керра. Теория полярных и неполярных молекул. Длительность существования и применение эффекта Керра. Механизм возникновения двойного преломления в переменных полях.
реферат [538,8 K], добавлен 23.03.2015Характеристика двойного лучепреломления в естественных анизотропных средах. Расчет показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси. Схема установки для исследования эффекта Керра в жидкостях.
презентация [815,5 K], добавлен 14.12.2015Двойное лучепреломление под влиянием внешних воздействий: механических деформациях тел, электрического поля (эффект Керра), магнитного поля (явление Коттон-Мутона). Явление вращения плоскости поляризации в теории Френеля, сущность эффекта Фарадея.
реферат [39,9 K], добавлен 17.04.2013Характеристики поляризованного света. Свойство двойного лучепреломления. Поляризация света при отражении и преломлении. Вращение плоскости поляризации. Сжатие или растяжение кристаллов. Действие магнитного поля. Угол поворота плоскости поляризации.
реферат [972,8 K], добавлен 21.03.2014Методы измерения показателей преломлений и коэффициентов дисперсии оптического стекла. Измерение предельного угла выхода. Оптическая схема интерферометра ИТР-1. Измерение оптической однородности, коэффициента светопоглощения, двойного лучепреломления.
реферат [950,0 K], добавлен 17.11.2015Электрооптические эффекты: понятие и природа, причины и предпосылки возникновения. Магнитооптический эффект (эффект Коттона-Мутона), его использование. Оптические затворы и модуляторы света. Режим модулированной добротности в лазерном резонаторе.
реферат [123,5 K], добавлен 23.08.2012Электромагнитная индукция - явление порождения вихревого электрического поля переменным магнитным полем. История открытия Майклом Фарадеем данного явления. Индукционный генератор переменного тока. Формула для определения электродвижущей силы индукции.
реферат [634,5 K], добавлен 13.12.2011История открытия электричества. Заряды как основа электрического поля, создание магнитного поля через их движение по проводнику. Характеристика величины электрического поля. Длина электромагнитной волны. Международная классификация электромагнитных волн.
реферат [173,9 K], добавлен 30.08.2012Види магнітооптичних ефектів Керра. Особливості структурно-фазового стану одношарових плівок. Розмірні залежності магнітоопіру від товщини немагнітного прошарку. Дослідження кристалічної структури методом електронної мікроскопії та дифузійних процесів.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 19.04.2016Выбор метода регистрации магнитограмм. Магнитооптический эффект Керра. Материалы для магнитооптических устройств и их характеристики. Выбор и обоснование конструкции оптико-электронного устройства регистрации магнитограмм. Крепление оптических элементов.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 09.06.2014
