Wyznaczenie grubości płytek kwarcowych metodą interferencji spektralnej -ćwiczenia

Nasza ocena:

3
Pobrań: 70
Wyświetleń: 1134
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Wyznaczenie grubości płytek kwarcowych metodą interferencji spektralnej -ćwiczenia - strona 1 Wyznaczenie grubości płytek kwarcowych metodą interferencji spektralnej -ćwiczenia - strona 2 Wyznaczenie grubości płytek kwarcowych metodą interferencji spektralnej -ćwiczenia - strona 3

Fragment notatki:

Ćwiczenie nr 1
Wyznaczenie grubości płytek kwarcowych metodą
interferencji spektralnej
Wstęp teoretyczny:
Kryształ kwarcu (SiO2) jest materiałem dwójłomnym, w którym występuje zjawisko
podwójnego załamania. Fala świetlna padająca na taki ośrodek ulega rozdzieleniu na dwie
fale: zwyczajną i nadzwyczajną, które są spolaryzowane liniowo o płaszczyznach polaryzacji
wzajemnie prostopadłych do siebie. Współczynnik załamania fali zwyczajnej (no) nie zależy
od kierunku rozchodzenia się. W tak zwanych kryształach jednoosiowych, do których
zaliczamy kryształ kwarcu, istnieje taki kierunek, dla którego fala zwyczajna i nadzwyczajna
mają takie same współczynniki załamania, czyli zjawisko dwójłomności nie występuje).
Kierunek ten nazywany jest osią optyczną kryształu. Kierunek propagacji fali wyznaczony
przez wektor falowy i oś optyczna kryształu tworzą tak zwaną płaszczyznę przekroju
głównego. Dla promienia zwyczajnego kierunek drgań wektora elektrycznego jest
prostopadły do jego płaszczyzny głównej. W przypadku promienia nadzwyczajnego kierunek
drgań pola elektrycznego jest równoległy do jego płaszczyzny głównej.
Przez dwójłomność kryształu rozumiemy różnice współczynnika załamania promienia
zwyczajnego i nadzwyczajnego:
Δn=ne-no .
(1)
Zależność dwójłomność od długości fali dla kryształu kwarcu można przybliżyć z dużą
dokładnością przy pomocy następującego równania analitycznego:
n( )  H 
I  2
J  2
 2
,
2  G   L
gdzie stałe H, I, G, J, L są to odpowiednie wartości i dla kwarcu wynoszą:
H=0,78890253  10 3
I=8,04095323  10 3
G=1,37254429  10 2
J=10,1933186  10 3
L=64
λ - długość fali w µm
(2)
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie grubości kwarcowych płytek płasko-równoległych, które
wycięto tak, że ich oś optyczna jest równoległa do ich powierzchni czołowej (rys.1.1.). Jeśli
wszystkie elementy układu ustawione są względem siebie tak jak na rysunku 1.1., to fala
padająca na płytkę, rozdziela się na falę zwyczajną i nadzwyczajną o równych amplitudach,
które rozchodzą się w płytce z różnymi prędkościami. W konsekwencji na wyjściu płytki
pojawia się różnica faz pomiędzy tymi falami, która dana jest następującym równaniem:
 
2 d x n( )
(3)

gdzie dx jest szukaną grubością płytki.
Analizator 45
Płytka kwarcu
x
Polaryzator 45
y
Rys.1.1. Wzajemna orientacja polaryzatora, analizatora i badanej płytki dwójłomnej. Oś optyczna płytki
pokrywa się z osią x układu odniesienia. W takim przypadku pole elektryczne fali zwyczajnej drga wzdłuż osi y,
a fali nadzwyczajnej wzdłuż osi x.
Po przejściu przez analizator fala zwyczajna i nadzwyczajna interferują ze sobą, a wynik
interferencji można przedstawić następującym wzorem:
2 d x n    

I     I 0 1  cos(
)



(4)
Jeśli wiązkę za polaryzatorem rozłożymy na składowe spektralne przy pomocy
monochromatora, to widoczne staną się wtedy tak zwane spektralne prążki interferencyjne z
charakterystycznymi minimami i maksimami natężenia (rys.1.2). Minima natężenia powstają
dla ... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz