При определенном значении этого угла
(угол Брюстера) отраженный свет полностью линейно поляризован
перпендикулярно плоскости падения. При падении же под углом
Брюстера света, уже поляризованного в плоскости падения, отра-
жения вобще не происходит, не смотря на скачок показателя пре-
ломления (см.Анизотропия и свет).
А.с. 501 377: Акустооптический дефлектор, содержащий
акустооптический эффект и пьезопреобразователь, отличающийся
тем, что с целью увеличения его разрешающей способности с од-
новременным уменьшением потерь света на отражение, входная по-
верхность акустооптического элемента выполнена по отношению к
поверхности, на которой расположен пьезопреобразователь, под
углом, равным сумме угла Брюстера и угла дефракции Брегга для
данного материала, а выходная поверхность - под углом, равным-
разности между углом Брюстера и углом дифракции Брегга.
13.2.1. При определенных условиях может наблюдаться пол-
ное внутреннее отражение света, при котором вся энергия свето-
вой волны, падающей награницу двух двух прозрачных сред со
стороны среды, оптически более плотной, полностью отражается в
эту среду. В частности это явление используется в призмах би-
ноклей и перископов, но диапазон его применения в изобрета-
тельстве гораздо шире (1).
А.с. 287 363: Устройство для измерения температуры, со-
держащее измерительный элемент, установленный в контролируемой
среде, и источник белого света с диафрагмой, отличающийся тем,
что с целью повышения точности измерения температуры и увели-
чения светосилы устройства, измерительный элемент выполнен
ввиде двух прозрачных прямоугольных призм, сложенных наклонны-
ми гранями, между которыми расположен слой прозрачного вещест-
ва с показателем преломления, зависящим от длины волны и тем-
пературы, причем источник света расположен относительно
измерительного элемента так, что ось светового потока наклоне-
на к плоскости входной грани призмы под предельным углом пол-
ного внутренненго отражения.
А.с. 288 464: Устройство для активного контроля распыле-
ния жидкости, выполненное из источника света, воздействующего
через собирательную линзу через фоторезистор, к которому подк-
лючен усилитель, отличающийся тем, что с целью увеличения на-
дежности контроля, на пути света за линзой последователены оп-
тический многогранник полного внутреннего отражения и
охватывающая его изогнутая шторка, образующая с одной из гра-
ней клинообразное входное пространство.
США патент 3 552 825: Переменный цифровой элемент состоит
из прямоугольной призмы, над гипотенузой грани которой распо-
лагаются несколько отражающих слоев. Луч света проходит через
одну из катетных граней призмы и падает на ее гипотенузную
грань под углом, который равен критическому углу или больше
его. Обычно луч света будет испытывать полное внутреннее отра-
жение в призме и выходить через другую ее катетную грань. Од-
нако, если отражающий слой, расположенный над гипотенузой гра-
ни, имеет с ней оптический контакт, полное внутреннее
отражение нарушается и луч проникает в этот отражающий слой.
На гипотенузной грани могут располагаться несколько отражающих
слоев. Явление полного внутреннего отражения, а также наруше-
ние его, используется для определения колличества отражающих
слоев, пройденных лучем света прежде, чем испытать полное
внутреннее отражение, пройти обратный путь через отражающие
слои, призму и выйти через вторую ее катетную грань. Отражаю-
щие слои изготавливаются из стекла, либо представляют собой
полости, заполненные жидкостью. Изгиб того или иного слоя и,
следовательно, нарушение оптического контакта этого слоя со
смежной поврхностью, может быть осуществлен с помощью пьезоэ-
лектрического кристалла.

На основе явления полного внутреннего отражения созданы
светводы, которые гораздо эффективнее обычных линзовых систем.
Широкие одиночные светопроводы передают излучение; применение
волоконной оптики - пучков очень тонких светопроводов - позво-
ляет передавать также изображение в том числе и по непрямым
путям,т.к. пучок тонких волокон может быть сильно изогнут без
разрушения и потери прозрачности.

А.С. N210677. Устройство для выравнивания косогорных ма-
шин или их рабочих органов, содержащее маятниковый датчик нак-
лона и электрогидравлический механизм выравнивания,отличающий-
сятем,что с целью повышения надежности,оно снабжено гибкими
световодами,измеряющими поперечное сечение под воздействием
маятника,с одной стороны которых установлен источник света, а
с другой - фотоэлементы,включенные в электрическую схему меха-
низма выравнивания.

2.Устройство по 1, отличающееся тем,что ,между источником
и гибким световодами установлены промежуточные световоды, нап-
ример, из стекловолокна.

13.3. Поглощение и рассеяние света. В предыдущем разделе
явления рассматривались как педположение что среды оптически
однородны и абсрлютно прозрачны для света В действительности
дело обстоит иначе. Процесс прохождения света через вещество -
это процесс поглощения атомами и молекулами энергии электро-
магнитной волны, которая идет на возбуждение колебания элект-
ронов и последующего переизлучения этой энергии в При этом, не
вся энергия переизлучается, часть ее переходит в другие виды
энергии например тепловую. Это приводит к поглощению света с в
зависит от длины волны света и имеет максимумы на частотах,со-
ответющих частотам собственных колебаний электронов в атомах,
самих атомов и молекул (см."Поглощение и излучение света").Ес-
тественно, поглощение зависит от толщины слоя поглощающего ве-
щества.

США, ПАТЕНТ N.3825755. Толщину полимерной пленки измеря-
ют,сравнивая потоки ИК-излучения: отражающего от поверхности
ипрошедшего сквозь пленку , ослабленного за счет поглощения в
слое полимера.

Великобритания, заявка N.1332112. Для определения влаго-
содержания предмета его облучают светом с диной волны , лежа-
щей в области поглощения воды, и измеряют сигнал ослабленного
излучения.

А.С. N 266560. Контролируют процесс сушки по ИК-поглоще-
нию паров растворителя.

Ослабление светового излучения при прохождении через сре-
ду объясняется также и рассеянием света. В случае наличия в
среде оптических неоднородностей переизлучение энергии элект-
ромагнитной волны происходит не только в направлении проходя-
щей волны(пропускание), но и в стороны. Эта часть излучения ,
наряду с дифрагированной, преломленной и отраженной на неодно-
родностях состовляющими, и образует р а с с е я н н ы й свет.
Рассеяние обладает дисперсией. В атмосфере ,например, рассеи-
ваются преимущественно голубые лучи; этим объясняется голубой
цвет неба, в то время как свет , проходящий через атмосферу,
обогащен красными составляющими - красный цвет зорь. При мо-
нохроматическом освещении даже в физически сильно неоднородной
среде рассеяние не происходит при совпадении коэффициентов
преломления компонентов среды. Выбрав компоненты с различными
температурными коэффициентами пре, можно создать оптический
термометр.
А.С. N.253408. Устройство для измерения температуры,со-
держащее измерительный элемент,устанавливаемый на иследуемый
материал, и источник белого света, отличающийся тем,что с
целью расширения интервала измеряемых температур,измерительный
элемент выполнен в виде прозрачной кюветы,заполненой
смесью,оптически неоднородных веществ,соответствующих заданно-
му интервалу температур,показатели педложения которых зависят
от длины волны и температурные коэффициенты показателей пре-
ломления отличаются знаком либо вличиной.
(Показатели преломления компонентов смеси совпадают для
различных длин волн в зависимости от температуры. этом кювета
становится оптически однородной для света с данной длиной вол-
ны,который пройдя через кювету,сообщает ей определенный
цвет,соответствующей определенной температуре.Другие же сос-
тавляющие белого цвета рассеиваются на неоднородностях системы
и через кювету не походят).
Распределение интенсивности света,рассеянного средой по
различным направлениям (и н д е к а т р и с с а рассеяния),
может дать значительную информацию о микрофизических парамет-
рах среды. Такого рода измерения находят применение в биоло-
гии,коллоидной и анилитической химии,составляя предает нефело-
метрических иследований,а также в аэрозольной технике.

Согласно а.с. 172094 определяют параметры капель
жидкости, измеряя характеристики светового излучения,рассеян-
ного на каплях.

Рассеяние наблюдается в чистых веществах. Оно объясняется
возникновением оптической неоднородности, связанный с фуктуа-
циями плотности, наример, тепловыми. Рассеяный свет по некото-
рым направлениям частично поляризован. (см."Анизотроприя и
свет").
13.3.1 Вслучае комбинационного рассеяния света (эффект
МандельштамаЛандсберга-Рамана) в спектре рассеянногоизлучения
кроме линий, характеризующих падающий свет,имеются дополни-
тельные линии (сателлиты), излучение которых является комбина-
цией частот падающего излучения и частот собственных тепловых
колебаний молекул рассеивающей среды.
Согласно патенту США N 3820897 конт содержания загрязне-
ний в большом объеме воздуха производится на основе анализа
характеристического романовского излучения (сателлитов комби-
национного рассеяния),возникающего при рассеянии лазерного из-
лучения на атомах и молекулах загрязнений.

13.4. Испускание и поглощение света.
оПламя излучает свет.Стекло поглощает ультрафиолетовые
лучи. Обычные фразы,привычные понятия.Однако здесь термины
"излучает","поглощает" описывают только внешне,легко наблюдя,
физика этих процессов непосредственно связана со строением
атомов и молекул вещества.

Атом - квантовая система,его внутренняя энергия - это , в
основном , энергия взаимодействия электронов с ядром; эта
энергия согласно квантовым законам,может иметь только вполне
определенные для када и состояния атомов значения. Таким обра-
зом,энергия атома не может меняться непрерывно,а только скач-
ками - порциями,равными разности каких-либо двух разрешенных
значений энергии.
Квантовая система (атом,молекула),получая из вне порцию
энергии возбуждается, т.е. переходит с одного энергетического
уровня вдругой более высокий. В возбужденном состоянии система
не может находится сколь угодно долго; в какой-то момент про-
исходит самопроизвольный (спонтанный) обратный переход с выде-
лением той же энергии. Квантовые переходы могут быть излуча-
тельные и безизлучательные. Впервом случае энергия поглощается
или испускается в виде порции электромагнитного излучения,час-
тота которого строго определена разностью энергий тех уровней,
между которыми происходит переход. В случае безызлучательных
переходов система получает или отдает энергию при взаимодейс-
твиями с другими системами (атомами,молекулами,электронами)
Наличие этих двух типов перходов объясняется оптикоакустичес-
кий эффект Бейнгерова
13.4.1. При облучении газа,находящегося в замкнутом объ-
еме,аомодулированном потоком инфракр.излучения в газе возника-
ют пульсации давления (оптико-аккустический эффект).Его
механизм давольно прост; поглощение инфракр.излучения происхо-
дит с возбуждением молекул газа, обратный же переход происхо-
дит безызлучательно,т.е. энергия возбуждения молекул переходит
в их кинетическую энергию,что обуславливает изменение давле-
ния.
Колличественные характеристики эффекта весьма чувстви-
тельные к составу газовой смеси.Применение оптико-акустическо-
го эффекта для аналей характеризуется простотой и надежностью,
высокой избирательностью и широким диапазоном концнтрацией
компонентов.

Оптико-акустический индикатор педставляет собой неселек-
тивный приемник лучистой энергии,предназначенный для анализа
газов Промудулированный лучистый поток через флюоритовое окно
попадает в камеру с иследуемым газом.Под действием потока ме-
няется давление газа на мембрану микрофона,в результате чего в
цепи микрофона возникают электрические сигналы,зависящие от
состава газа.

Оптико-акустический эффект используется при измерении
времен жизни возбуждения молекул,в ряде работ по определению
влажности и потоков излучения. (см.а.109939, 167072, 208328,
208329). Отметим, что оптико-акустический эффект возможен так-
же в жидкостях и твердых телах.

13.4.2. Атомы каждого вещества имеют свою,только им при-
сущую структуру энергетических уровней,а следовательно,и
структуру излульных переходов,которые можно зарегистрировать
оптическими методами (например,фотографически).Это обстоятель-
ство лежит в основе сного анализа. Так как молекулы - тоже су-
губо квантовые системы,то каждое вещество (совокупность атомов
или мол) испускает и поглощает только кванты определенных
энергиили электромагнитное излучение определенных длин волн)
Интенсивность тех или иных спектральных линий пропорциональна
числу атомов (молекул),излуча( или поглощающих)свет. Это соот-
ношение составляет основу количественного спектрального анали-
за

США,патент N.3820901. Концентрацию известных газов в сме-
си измеряют по пропусканию излучения лазерного источника с
определенной длиной волны. Предварительно облучают монохрома-
тическими излучениями с различными длинами волн каждый из со-
держащихся в смеси газов, концентрация которых известна, и оп-
ределяют коэффициент поглощения каждого газа для каждой длины
волны. Затем при этих длинах волн измт поглощение испытуемой
смеси и, используя полученные величины коэффициента поглоще-
ния,определяют концентрацию каждого газа в смеси. При измере-
ниях с излучением,содержанием большее число длин волн, чем на-
ходится компонентов в газовой смеси,можно обнаружить наличие
неизвестных газов.

Для атомов и молекул спектры излучения будут линейчатыми
и полосатыми соответственно,то же и для спектров поглощения.
Чтобы получить сплошной спектр,необходимо наличие плазмы, т.е.
ионизированного состояния вещества. При онизации электроны на-
ходятся вне атома или молекулы, и, следовательно могут иметь
любые, непрервно меняющиеся,энергии. При рекомендации этих эл-
ктронов и ионов получается сплошной спектр,в котором присутс-
твуют все длины волн.

13.4.3. Возбуждение(повышение внутренней энергии) или ио-
низацияатомов происходят под действием различных причин;в
частности, энергия для этих процессов может быть получена при
нагревании тел. Чем больше температура, тем больше энергия
возбуждения и тем все более короткие волны (кванты с большей
энергией)излучает нагретое тело. Поэтому при постепенном наг-
реве сначала появляется инфракр.излучение (длинные волны),за-
тем красное,к которому с ростом температуры добавляется оран-
жевое,желтое и т.д.; в конце концов получаетссвет Дальнейший
нагрев приводит к появлению ультрафиолетовой компоненты.

США,патент N.3580277. Устройство для непрерывного измере-
ния температуры ванны жидкого металла содержит стержень из
светопроо материала обладающего высокой температурой и корози-
онной стойкостью. Стержень проходит сквозь стенку резервуара и
внутри последнего заделывается в массу свободного от щелочей
окисла с высокой температурой плавления,например окиси цирко-
ния. Конец стержня,находящийся в резервуаре,служит цветовым
пирометром.

Излучательные и безызлучательныепереходы в инфракр. об-
ласти часто используются для процессов и охлаждения (см.ИК-из-
лучение).

А.С. N.509545 Стеклоформирующий инструмент,включающий ме-
таллический корпус с покрытием, отличающийся тем,что с целью
поьности и улучшения качества изделий,покрытие выполнено
двухслойным,причем промежуточный слой выполнен из материа-
ла,поглощающего ближнюю инфракрасную область,например из гра-
фита,а наружный слой - из материала пропускающего в эже облас-
ти спектра,например на основе прозрачной поликристаллической
окиси алюминия.

А.С. N. 451002. Способ измерений коэффициента теплопро-
водности твердых тел,включающий изотермическую выдержку его
охлаждение при постоянной температуре окружающей среды и ре-
гистрацию изменения температуры,отличающийся тем,что с целью
измеренидности частично прозрачных материалов,образец на ста-
дии поглощения помещают в вакуумное пространство и измеряют
энергию,излучаемую поверхностью образца в спектральной области
сильного поглощения.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29