To tylko jedna z 5 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
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)