45009

АНАЛИЗ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЛАЗЕРНОГО СВЕТА

Лабораторная работа

Физика

Изучить типы поляризации света и методы их описания. Ознакомиться с методикой анализа поляризации света. Провести анализ поляризации лазерного излучения. Определить угол Брюстера и показатель преломления стекла на длине волны излучения лазера.

Русский

2013-11-15

664 KB

34 чел.

17

о

е

EMBED PBrush  

EMBED PBrush  

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  N  6

АНАЛИЗ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЛАЗЕРНОГО СВЕТА

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить типы поляризации света и методы их описания.

1.2. Ознакомиться с методикой анализа поляризации света.

1.3. Провести анализ поляризации лазерного излучения.

1.4. Определить угол Брюстера и показатель преломления стекла на длине волны излучения лазера.

2.ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

2.1.Естественный и поляризованный свет.

Свет, в котором направления колебаний вектора E упорядочены каким либо образом,  называется поляризованным.

Волна называется линейно поляризованной (или иначе плоско поляризованной), если в процессе распространения волны вектор E совершает колебания вдоль определенного направления (в случае однородной среды – в одной плоскости).

Плоскостью поляризации линейно поляризованной волны будем называть плоскость колебаний ее электрического вектора E, (т.е. плоскость, проходящая через направление колебаний вектора E световой волны и направление  распространения этой волны). Плоско поляризованную  волну излучает, например, отдельный атом. Волна называется поляризованной по кругу (или волной с циркулярной поляризацией), если конец вектора E описывает в фиксированной плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, окружность. Если конец вектора E описывает в этой плоскости эллипс, то тогда говорят о эллиптически поляризованной волне.

Типы поляризованного света, метод описания поляризованного света подробно рассмотрено в лабораторной работе № 5.

Под поляризацией света понимают получение поляризованного света из естественного. Под естественным светом понимают свет, в котором направление колебаний вектора E в плоскости, перпендикулярной направлению распространения световой волны, изменяется случайным образом. Поляризованный свет получают следующими способами: 1) при прохождении света через кристаллы, в которых наблюдается двойное лучепреломление света; 2) при отражении света на границе раздела двух диэлектриков.

2.2. Прохождение света через поляризатор. Закон Малюса.

Поляризатор представляет собой устройство для получения линейно поляризованного света. Поляризаторы можно использовать и для анализа поляризованного света, тогда их называют анализаторами. Действие поляризаторов основано на том, что они пропускают световые колебания лишь с определенной ориентацией вектора Е, которую называют осью поляризатора (плоскость колебаний вектора Е в этом случае называют плоскостью поляризатора).

Линейно поляризованная волна, падающая на поляризатор, может быть разложена на две взаимно перпендикулярные составляющие: Е|| – параллельную оси поляризатора, и Еперпендикулярную этой оси       (см. рис.1).

Рис.1. Прохождение линейно поляризованного света через поляризатор.

Р – плоскость поляризации падающей плоскополяризованной волны,

P1 – плоскость поляризатора,  АА – ось поляризатора.

Составляющая Е, перпендикулярная плоскости Р1,  поглотится поляризатором, а составляющая Е пройдет через поляризатор. Поэтому амплитуда волны, прошедшей через поляризатор, будет равна

E = E0·cosφ                                           (1)

где E0 – световой вектор (напряженность электрического поля) падающей на поляризатор линейно поляризованный волны; φ – угол между направлением колебаний  вектора  напряженности электрического поля падающей на поляризатор линейно поляризованный волны и плоскостью поляризатора.

Интенсивность световой  волны  пропорциональна квадрату амплитуды напряженности, поэтому интенсивность света I1) прошедшего через поляризатор будет равна:

I = I0·cos2φ                                          (2)

где I0 – интенсивность падающего на поляризатор линейно поляризованного света.  Соотношение (3) носит название  закона  Малюса  и формулируется следующим образом:

Интенсивность света, прошедшего через поляризатор пропорциональна интенсивности линейно поляризованного света, падающего на поляризатор и квадрату косинуса угла между плоскостью поляризации  падающего света и плоскостью поляризатора.

При падении на поляризатор естественного света, интенсивность любых двух взаимно перпендикулярных составляющих всегда будут равны друг другу, поэтому интенсивность поляризованного света I, прошедшего через поляризатор,  всегда будет равна  I=I0/2,  где I0 – интенсивность естественного света, падающего на поляризатор.

Если вращать поляризатор вокруг луча частично поляризованного света, то интенсивность света за поляризатором будет изменятся от Imax до Imin (переход от Imax к Imin совершается при повороте на угол, равный π/2). Величина

·100%                                          (3)

называется степенью поляризации. Здесь Imax и Imin – соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого поляризатором. Для плоско поляризованного света:  Imin = 0;  P = 100%;  для естественного света:  Imax = Imin ;  P = 0%.

2.3. Отражение света на границе двух прозрачных сред. Формулы Френеля. Закон Брюстера.

Когда свет достигает границы двух прозрачных изотропных сред с разными оптическими свойствами, он частично проходит во вторую среду, изменяя направление  в случае наклонного падения (преломляется), и частично возвращается в первую среду (отражается).

Направление отраженного и преломленного лучей света хорошо описывается законами геометрической оптики. Однако эти законы ничего  не говорят  о  поляризации  и интенсивности отраженного и преломленного света.

Введем термин коэффициент  отражения  (R)  границы  раздела двух сред, как  отношение интенсивности света отраженного от поверхности  к интенсивности падающего света:

                                            (4)

Коэффициент отражения при наклонном падении луча зависит от поляризации падающего света.  Поэтому разложим каждую из трех волн - падающую, отраженную и преломленную на две составляющие: поляризованную в плоскости падения, т.е. в плоскости,  в которой лежит падающий луч и нормаль N,   восстановленная из точки падения (снабдим эти составляющие индексом || ),  и поляризованную в плоскости перпендикулярной плоскости паления ( индекс ┴ ).

Рис.2. Направления векторов Е и Е в падающей, отраженной и преломленной волнах.

Френелем из граничных условий для электромагнитного поля получены  формулы для коэффициентов отражения составляющих световой волны параллельной R и перпендикулярной R плоскости падения луча, выраженные через угол падения θ и угол преломления θ2 луча.

                            (5)

Рис. 3. а) – Зависимость. коэффициентов отражения R от угла падения при переходе из воздуха (n1 = 1) в стекло (n2 = 1, 5) и наоборот. 

б) – Отражение и преломление света при падении его на границу раздела под углом Брюстера.

Коэффициент отражения естественного света можно получить, если рассматривать его как сумму двух некогерентных волн  одинаковой  интенсивности:                                     (6)

Поэтому коэффициент отражения естественного света будет равен:

.                                      (7)

Из графиков на рис.3а видно, что при некотором угле падения R= 0. Это следует и из формулы (7). При  θ+θ2 = π/2 получим,  что  знаменатель равен бесконечности и выражение  (5)  для  Rобращается  в нуль.Так как по закону преломления  sinθ/sinθ2 = n2/n1, то при  θ2 = π/2–θ получим:

,                  (9)

Здесь n21 представляет относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

Следовательно, при падении света под углом θБр, определяемым выражением

                                   (10)

составляющая, имеющая поляризацию параллельную плоскости падения, проходит во вторую среду полностью, не отражаясь (см. рис.3б), а составляющая, поляризованная перпендикулярно плоскости падения частично отражается.

Поэтому при падении на границу раздела естественного света под углом,  определяемым выражением (10),  отраженный свет будет линейно поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения,  а преломленный - частично поляризованным.

Связь угла падения световой волны, при котором наблюдается линейная поляризация отраженной волны, с относительным показателем преломления света на границе двух сред (10) называется законом Брюстера, а соответствующий угол θБр – углом Брюстера.


2.4. Поляризация света при двойном лучепреломлении.

Фазовые пластинки.

О'

О

Рис.4. Распространение светового луча через анизотропный кристалл (например, исландский шпат) нормальном падении. ОО' – оптическая ось кристалла,

о – обыкновенный, е – необыкновенный лучи.

Двойное лучепреломление – это способность анизотропных веществ разделять падающий на них световой луч на два луча, распространяющихся в разных направлениях с различной фазовой скоростью и поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях (рис.4). Анизотропия веществ – это зависимость их физических свойств от направления.

Большинство кристаллов (кроме кристаллов кубической системы) анизотропны: их диэлектрическая проницаемость и показатель преломления зависят от направления колебаний светового вектора волны. Даже, когда первичный луч падает  на кристалл нормально, преломленный луч разделяется на два: один из них является продолжением первичного, т.е. подчиняется обычному закону преломления света и его называют обыкновенным (о), а второй отклоняется, его называют необыкновенным (е).

Поляризаторы, поляризационные призмы, поляроиды – это устройства для получения и анализа поляризованного света, действие которых основано на явлении двойного лучепреломления.

В любом анизотропном кристалле всегда имеется одно или два направления,  вдоль которого двойное лучепреломление отсутствует, и состояние его поляризации не меняется. Это направление называется оптической осью кристалла. В данном случае речь идет о направлении, а не о прямой линии. Любая прямая, проходящая параллельно данному направлению, является оптической осью кристалла. Существуют одноосные и двухосные кристаллы. В дальнейшем рассматриваются только одноосные кристаллы.

Плоскость, проходящую через направление луча света и оптическую ось кристалла, называют главной плоскостью одноосного кристалла. Колебания электрического вектора (вектора Е) в обыкновенном луче происходят перпендикулярно главной плоскости (следовательно, перпендикулярно оптической оси), в необыкновенном луче колебания происходят в главной плоскости (следовательно, вектор Е необыкновенного луча образует с оптической осью некоторые углы).

Из-за анизотропии кристалла показатель преломления в направлении оптической оси и в направлениях перпендикулярных ей имеет различные значения. Поэтому, скорость световых волн v = c/n зависит от направления колебаний электрического вектора. Колебания вектора Е при любом направлении обыкновенного луча перпендикулярны оптической оси кристалла, поэтому обыкновенный луч распространяется в кристалле по всем направлениям с одинаковой скоростью v0 = c/n0,  где nо = const – показатель преломления кристалла для обыкновенного луча. Для необыкновенного луча  угол между направлением колебаний вектора Е и оптической осью отличен от прямого и зависит от направления луча, а поэтому необыкновенный луч распространяется в кристалле по различным направлениям с разной скоростью (ve = c/ne,  где nе  const – показатель преломления кристалла для обыкновенного луча), зависящей от угла между вектором Е и оптической осью.

Предположим, что внутри одноосного кристалла точечный источник света S испускает световую волну. На рис.5 показано распространение обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле (главная плоскость совпадает с плоскостью чертежа, ОО' – направление оптической оси).

Рис.5. Распространение обыкновенного (о) и необыкновенного (е) лучей в кристалле от точечного источника света S.  ОО' – оптическая ось кристалла.  Сплошными линиями изображены волновые поверхности обыкновенного и необыкновенного лучей.  а) – положительный кристалл,  б) – отрицательный кристалл.

Волновой поверхностью обыкновенного луча (vо = const ) является сфера, волновой поверхностью необыкновенного луча (vе   const ) является эллипсоид. Если vо > vе (рис.5а), то такой одноосный кристалл называют положительным, если vо < vе (рис.5б), то такой одноосный кристалл называют отрицательным.

Рис.6. Распространение света через пластинку кристалла в направлении перпендикулярном оптической оси.  ОО' – оптическая ось кристалла,  е – волновая поверхность необыкновенного луча,  о – волновая поверхность обыкновенного луча.

Пусть свет падает нормально на поверхность положительного кристалла, оптическая ось которого параллельна преломляющей поверхности (рис.6). Обыкновенные и необыкновенные лучи в этом случае распространяются вдоль одного и того же направления, но с разной фазовой скоростью (vо > vе);  при выходе  из кристалла лучи приобретают разность фаз. Так как эти лучи плоско поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях, то это дает возможность изменить тип поляризации.

Пусть на пластинку кристалла падает линейно поляризованная волна,  вектор E которой образует некоторый угол α с оптической осью кристалла (см. рис.7).

На границе двух сред падающая волна разделяется на две составляющие Ео и Ее, которые в толще кристалла будут распростра няться с различной скоростью, в результате чего на выходе из пластинки между этими составляющими возникнет оптическая разность хода:

                                     (11)

и, соответственно, разность фаз:

                                  (12)


Рис.7. Прохождение линейно поляризованного света через пластинку анизотропного кристалла толщиной d . ОО' – оптическая  ось кристалла.

Кристаллическая пластинка, которая вносит дополнительную разность фаз между двумя взаимно перпендикулярными составляющими падающей на нее световой волны, называется фазовой пластинкой. Поэтому, прошедшая пластинку волна, станет в общем случае эллиптически поляризованной.

Чтобы с  помощью фазовой пластинки можно было получить из линейно поляризованного света свет с круговой поляризацией, а из круговой, наоборот, – линейно поляризованный, необходимо, чтобы угол между осью кристалла и направлением вектора E был равен  π/4,  а разность  фаз между взаимно перпендикулярными составляющими при прохождении пластинки равнялась

,                                       (13)

где m – целое число. Оптическая разность хода при этом будет равна

                                       (14)

Из формулы (11) видно,  что при заданных nо и nе это условие удовлетворяется подбором толщины пластинки d . В результате при

                                  (15)

получается, так называемая, пластинка  в четверть длины волны (пластинка  λ/4).

В оптике используется пластинка и в половину длины волны (пластинка λ/2). На выходе такой пластинки колебания Ео и Еe сдвинуты по фазе на . Свет, выходящий из такой пластинки, остается линейно поляризованным. Однако, его плоскость колебаний результирующего вектора E будет повернута симметрично относительно главной плоскости пластинки.

Четвертьволновая и полуволновая пластинки используются для анализа состояния поляризации световой волны.

Явление двойного лучепреломления лежит в основе работы устройств, служащих для получения поляризованного света – поляризаторов (призм) и поляроидов. Поляризаторы делятся на два класса:

1) поляризаторы, дающие только линейно поляризованный луч (или поляризационные призмы). Они состоят из двух склеенных призм и обыкновенный луч отводится в сторону из-за полного отражения от границы раздела призм. Примером может служить призма Николя (см., например, [5.6]).

2) поляризаторы, дающие два поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях луча (или двоякопреломляющие поляризационные призмы). В этих призмах используют различие в показателях преломлениях обыкновенного и необыкновенного лучей, чтобы развести их возможно дальше друг от друга.

Поляроиды – это приспособления представляющие собой тонкую пленку из прозрачного материала, в которую вкраплены двоякопреломляющие кристаллики, обладающие свойством дихроизма. Дихроизм – это различное поглощение света в кристаллах в зависимости от ориентации вектора Е световой волны. Примером дихроичного кристалла является герапатит (сернокислый иод-хинин). Установлено, что такие пленки уже при толщине 0,1 мм полностью поглощают обыкновенные лучи видимой области спектра и выходят только необыкновенные лучи. Преимущество поляроидов перед призмами – это возможность изготавливать их с площадями поверхностей до нескольких квадратных метров.


3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1. Порядок работы при анализе поляризации лазерного излучения.

Оптическая схема установки для проведения анализа построена в соответствии с рис.8.

Рис.8.Схема установки для анализа поляризации света,  где 1–лазер, 2–поляризатор, 3–фотоприемник, 4–вольтметр, АА–ось поляризатора.

3.1.1. Включите питание лазера,  вольтметра и гониометра тумблерами "Сеть".

3.1.2. Проверьте ход лазерного луча. Установите фотоприемник так, чтобы луч лазера попадал точно в его входное отверстие.  Убедитесь, что при вращении поляризатора, луч лазера не выходит за  пределы входного отверстия фотоприемника.

3.1.3. Вращая поляризатор, укрепленный на держателе со шкалой, снимите зависимость  интенсивности, проходящего через него света, от угла поворота поляризатора (т.е. положения оси или плоскости поляризатора по отношению к вертикальному направлению). Измерения проведите с шагом 15°. Интенсивность света в относительных единицах измеряется вольтметром. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

φ, град

0

15

30

45

60

75

90

330

345

I, отн.ед.

cos2φ

I / Imax

3.1.4. Вблизи максимумов и минимумов интенсивности,   полученных в таблице, медленным вращением поляризатора найдите точное  положение двух абсолютных максимумов и двух абсолютных минимумов и значения этих интенсивностей и соответствующих им углов занесите в таблицу 2.

Таблица 2

Imax,  отн.ед.

φ,  град

Imin,  отн.ед.

φ,  град

P, %

3.1.5. Рассчитайте для углов, приведенных в таблице значения функции  cos2φ  и занесите их в таблицу 1.

3.1.6. Постройте, в полярных координатах зависимость нормированной на максимум интенсивности  (значение Imax взять из таблицы 2), прошедшего через поляризатор света, от угла между вертикалью и осью поляризатора  I/Imax = f (φ).

3.1.7. На том же графике постройте теоретическую зависимость,  отражающую закон  Малюса  I/I0 = cos2φ.

3.1.8. Рассчитайте, используя формулу (3) степень поляризации лазерного излучения  (P).  Результат занесите в таблицу 2.

3.1.9. Проанализировав таблицу и графики, значение степени поляризации сделайте вывод о состоянии поляризации лазерного излучения. Определите ориентацию вектора напряженности  электрического  поля лазерного излучения в пространстве (принцип получения линейно поляризованного излучения в гелий-неоновом лазере рассмотрен в Приложении 2).

3.2. Определение угла Брюстера и показателя преломления стекла.

3.2.1. Поверните поляризатор так, чтобы на барабане был установлен угол  90°. При этом через поляризатор будет проходить свет линейно поляризованный в горизонтальной плоскости, т.е. в плоскости падения света на границу раздела.

3.2.2. Установите на столик 7 гониометра (рис.9) призму так, чтобы одна из ее граней проходила над центром столика. (Устройство и правила работы с гониометром изложены в Приложении 1). Поворотом столика добейтесь, чтобы грань призмы была перпендикулярна лазерному лучу, т.е. чтобы  луч отраженный от грани призмы попадал в точку выхода луча из поляроида. Застопорите столик винтом 29.

3.2.3. С помощью отсчетного микроскопа 22 снимите отсчет А1 на гониометре, соответствующий перпендикулярному падению лазерного  луча на грань призмы. Показание занесите в таблицу 3

Таблица 3

А1 ,град.

А2 ,град.

θБр, град.

n

3.2.4. Освободите стопор 29 столика гониометра и, медленно поворачивая столик, следите на экране за интенсивностью отраженного от грани призмы луча.

Рис.9. Схема установки для определения угла Брюстера.

3.2.5. Найдите положение столика, при котором интенсивность отраженного луча будет равна нулю (или близка к нулю), и застопорите столик в этом  положении. Снимите отсчет А2 на гониометре  и результат занесите в таблицу 3.

3.2.6. Пункты 3.2.3 – 3.2.5 выполните не менее трех раз.

3.2.7. Вычислите угол Брюстера, как разность отсчетов  А1 и А2
θБр = А1 – А2.

3.2.8. Воспользовавшись формулой (10) по углу Брюстера определите показатель преломления стекла n, из которого изготовлена призма, на длине волны излучения лазера. Результаты занесите в таблицу 3.


4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

4.1. Какой свет является неполяризованным (естественным), полностью поляризованным, частично поляризованным?

4.2. Что такое линейно поляризованный свет и плоскость поляризации света?

4.3. Что такое свет, поляризованный по кругу? по эллипсу?

4.4. Сформулируйте закон Малюса.

4.5. Как зависит коэффициент отражения света от его поляризации? Напишите формулы Френеля.

4.6. Что такое угол Брюстера? Сформулируйте закон Брюстера.

4.7. Объясните, как осуществляется поляризация излучения газового лазера.

4.8. Что такое фазовая пластинка в четверть длины волны, в половину длины волны?

4.9. Что такое двойное лучепреломление, оптическая ось кристалла, главная плоскость кристалла?

4.10. Что такое обыкновенный и необыкновенный лучи? Как они поляризованы? Положительные и отрицательные кристаллы.

4.11. Какие существуют устройства для получения поляризованного света?

5. ЛИТЕРАТУРА:

5.1. Зисман А.Г., Тодес О.М. Курс общей физики,  т.3,  стр.109.

5.2. Савельев И.В. Курс общей физики,  т.2,  стр.428–441,  448–461.

5.3. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс общей физики, ч.3,  стр.146–148.

5.4. Матвеев А.Н. Оптика,  стр.37–40,  281–284.

5.5. Бутиков Е.И. Оптика стр.102–116.

5.6. Трофимова. Курс физики. 2003г.


Приложение 1

Рис.10-а. Гониометр Г5М.  1 – автоколлиматор;  2 –  розетка;  З – маховичек фокусировки автоколлиматора; 4 – наводящий винт автоколлиматора;  5 – крьшка объектива;  6,9 – винты наклона столика;  7 – диск;  З – зажимной винт диска; 10 – колпачок подсветки лимба;  11 – шпилька;  12 – подъемный винт;  13 – маховичек оптического микрометра.

Рис.10-б.  15 – столик,  16, 29 – зажимные винты;  17 – микpoметpeнный винт верхнего столика;  18 – микрометренный винт нижнего столика;  19 – шкала;  20 – кольцо;  21 – автоколлимационный окуляр;  22 – микроскоп;  23 – стойка;  24 – панель.

3.6.Правила снятия отсчёта на гониометре

Поле зрения отсчетного устройства приведено на Рис.11 и представляет собой два окна.

В левом (большом) окне наблюдаются изображения диаметрально противоположных участков лимба с делениями в виде двойных штрихов (биштрихов) и отсчетный вертикальный индекс. Это окно служит для отсчета градусов и десятков минут.

В правом (маленьком) окне видны деления шкалы оптического микрометра и горизонтальный индекс (линия). Оно служит для отсчета единиц минут (левая часть шкалы) и секунд (правая часть шкалы).

Рис.11 . Поле зрения отсчетного микроскопа

Чтобы снять отсчёт по лимбу, необходимо повернуть маховичок 13 оптического микрометра (рис. 10-а) настолько, чтобы верхние и нижние изображения биштрихов лимба в левом окне точно совместились.

Число градусов будет равно ближайшему числу слева от вертикального индекса.

Число десятков минут равно числу интервалов, заключённых между верхним биштрихом, который соответствует найденному числу градусов, и нижним, значение перевернутого числа которого оканчивается на такую же цифру, как и верхнее найденное число градусов. (например 1270 и перевернутое 307. Эти числа отличаются на 1800).

Число единиц минут отсчитывается по шкале микрометра правого окошка по левому вертикальному ряду цифр. Если цифры разные, выбиратся верхняя.

Число секунд отсчитывается в том же окне по правому ряду чисел относительно неподвижной горизонтальной линии.

Положение, показанное на рис. 11 соответствует отсчёту 0°15'57"

Приложение 2

Поляризация излучения гелий-неонового лазера.

Принцип действия газового гелий-неонового лазера заключается в следующем. Источник питания (накачки) возбуждает активную среду, в качестве которой используется смесь газов гелия и неона (см. рис.12). Смесь газов заключена в стеклянный баллон.  Возбуждение атомов газовой смеси осуществляется пропусканием тока через нее, т.е. во время газового разряда аналогичного разряду в трубках неоновой рекламы.

Рис.12. Схема гелий-неонового лазера.  l, 5 – диэлектрические зеркала резонатора (коэффициент отражения зеркала 1  равен  100%,  зеркала 5 – (98…99)%);  2, 4 – стеклянные плоскопараллельные пластинки (окна), расположенные под углом Брюстера к оси лазера;  3 – стеклянный баллон со смесью газов гелия и неона;  6, 7 – электроды для получения разряда: анод и катод соответственно.

Для генерации лазерного излучения необходима положительная обратная связь, чтобы фотоны, возникающие в активной среде, направлялись снова в эту среду для создания  вынужденного  излучения, которое в свою очередь, направляется опять в среду и т.д. Положительная обратная связь обеспечивается расположенными строго параллельно друг другу зеркалами, которые образуют оптический резонатор.

Для удобства юстировки зеркала располагаются снаружи  стеклянного баллона, поэтому свет должен многократно (более 100 раз) проходить через окна стеклянного баллона.

При нормальном падении света на окно через него проходит 92%  падающей интенсивности (около 4% теряется на каждой поверхности). Для окон квартиры с такой потерей можно смириться,  но в лазере потеря 8% недопустима, т.к. 0,92 в сотой степени составит всего 0,0003.

Существование угла Брюстера  позволяет получить стеклянные окна,  пропускающие 100% света. Расположив окна так, чтобы свет падал на них под углом Брюстера получим, то что компонента излучения, поляризованная перпендикулярно плоскости падения, частично отражается и частично проходит.  После большого числа прохождений через окно, благодаря отражениям, она почти полностью удаляется из лазерного пучка (см. рис.13а)

Рис.13. Прохождение  двух взаимно перпендикулярных компонент излучения через окно Брюстера: а) – поляризованной перпендикулярно плоскости  падения света на окно;  б) – поляризованной в плоскости падения.

С другой стороны, компонента излучения с поляризацией параллельной плоскости падения, полностью проходит через окно,  т.к. при угле Брюстера коэффициент отражения для этой компоненты равен нулю. Поэтому, даже после многократных прохождений окна, потери этой компоненты пренебрежимо малы и выходящее через зеркало излучение лазера практически полностью линейно поляризовано.

1) интенсивность света – это среднее по времени плотность потока энергии электромагнитной волны.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26792. Задача Коши для обыкновенного дифференциального уравнения 1-го порядка 94.5 KB
  Сетевая модель данных Стандарт сетевой модели впервые был определен в 1975 году организацией CODASYL Conference of Data System Languages которая определила базовые понятия модели и формальный язык описания. Базовыми объектами модели являются: элемент данных; агрегат данных; запись; набор данных Элемент данных то же что и в иерархической модели то есть минимальная информационная единица доступная пользователю с использованием СУБД. Агрегат данных соответствует следующему уровню обобщения в модели. Агрегат данных имеет имя и в...
26793. Уточнение корней уравнения. Метод деления отрезка пополам, метод секущих 126.5 KB
  Так как сущность соответствует некоторому классу однотипных объектов то предполагается что в системе существует множество экземпляров данной сущности. Объект которому соответствует понятие сущности имеет свой набор атрибутов характеристик определяющих свойства данного представителя класса. При этом набор атрибутов должен быть таким чтобы можно было различать конкретные экземпляры сущности. Набор атрибутов однозначно идентифицирующий конкретный экземпляр сущности называют ключевым.
26794. Обобщение простейших формул численного интегрирования 97 KB
  GPSS PC и GPSS World GPSS общецелевая система моделирования язык программирования используемый для имитационного моделирования различных систем в основном систем массового обслуживания. В 1984 выпускается версия GPSS на компьютерах типа IBM PC. Синтаксис языка в основном соответствовал GPSS V но было некоторое расширение подмножества например были выведены блоки CHANGE HELP PRINT и WRITE и общее число блоков доведено до 44. Подобно GPSS V и в отличии от GPSS H время моделирования должно быть целым числом но почти не ограниченно по...
26795. Численное интегрирование. Геометрический смысл численного интегрирования 69.5 KB
  Геометрический смысл численного интегрирования Численное интегрирование – это вычисление определенных интегралов от функций заданных либо в явном виде например либо в виде таблицы. Например отношение в реляционной модели данных не допускает наличия одинаковых кортежей а таблицы в терминологии SQL могут иметь одинаковые строки. SQL содержит 4 группы операторов: операторы описания данных create drop alter операторы манипуляции данными insert delete select операторы задания прав доступа в базе данных lock unlock операторы защиты...
26798. Основы методологии проектирования ИС 152 KB
  В общем виде цель проекта можно определить как решение ряда взаимосвязанных задач включающих в себя обеспечение на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации: требуемой функциональности системы и уровня ее адаптивности к изменяющимся условиям функционирования; требуемой пропускной способности системы; требуемого времени реакции системы на запрос; безотказной работы системы; необходимого уровня безопасности; простоты эксплуатации и поддержки системы. Конечными продуктами этапа проектирования являются: схема базы...
26799. Информационные системы. Основные понятия. Корпоративные информационные системы. Структура КИС 469.61 KB
  Корпоративные информационные системы. взаимосвязанные функциональные подсистемы обеспечивающие решение задач организации. Функциональные подсистемы в принципе не могут существовать без компьютерной инфраструктуры.
26800. История развития баз данных 420.15 KB
  И в этом случае наличие сравнительно медленных устройств хранения данных к которым относятся магнитные ленты и барабаны было недостаточным. Эти устройства внешней памяти обладали существенно большей емкостью чем магнитные барабаны обеспечивали удовлетворительную скорость доступа к данным в режиме произвольной выборки а возможность смены дискового пакета на устройстве позволяла иметь практически неограниченный архив данных. До этого каждая прикладная программа которой требовалось хранить данные во внешней памяти сама определяла...