55882
Поляризация световых волн
Лекция
Педагогика и дидактика
Степенью поляризации называется величина 31 где Imx и Imin соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света пропускаемого поляризатором. Для естественного света Imx=Imin и P = 0 для плоскополяризованного Imin= 0 и P = 1.
Русский
2014-03-30
537 KB
3 чел.
ЛЕКЦИЯ № 3
9. Поляризация световых волн
– поляризованная и неполяризованная волны;
световая волна – колебания светового вектора (вектора напряженности электрического поля).
- неполяризованная световая волна – естественный свет.
Свет, в котором колебания светового вектора каким-либо образом упорядочены, называется поляризованным.
Плоскость поляризации – плоскость, в которой совершает колебания световой вектор (вектор напряженности электрического поля).
– устройство «поляризатор».
Степенью поляризации называется величина
(3-1)
где Imax и Imin – соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого поляризатором. Для естественного света Imax=Imin и P = 0, для плоскополяризованного Imin= 0 и P = 1.
Поляризация волн при отражении и преломлении:
При падении луча света на границу раздела двух сред с разными показателями преломления происходит частичное отражение и преломление света. Кроме этого отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными.
При изменении угла падения степень поляризации лучей изменяется.
При определенном угле падения (угол Брюстера), при котором угол между отраженным и преломленным лучами становится равным 90, отраженный луч оказывается 100% поляризованным в плоскости перпендикулярной плоскости падения, а поляризация преломленного луча достигает максимального значения.
Тогда из закона преломления света следует:
(3-2)
закон Брюстера.
У большинства прозрачных кристаллов существует плоскость (плоскость пропускания кристалла), пропускающая колебания только определенного направления и полностью задерживающая колебания, перпендикулярные этой плоскости.
Из природных кристаллов, давно используемых в качестве поляризатора, следует отметить турмалин.
(3-3)
закон Малюса
естественный свет:
, но .
тогда .
П А
поглощение
(3-3а)
Двойное лучепреломление
Большинство прозрачных кристаллов обладают способностью двойного лучепреломления, т.е. раздваивания каждого подающего на них светового пучка. Это явление, впервые обнаруженное датским ученым Э. Бартолином в 1669 г. для исландского шпата (разновидность кальцита CaCO3), объясняется особенностями распространения света в анизотропных средах и непосредственно вытекает из уравнений Максвелла.
Если на такой кристалл направить узкий пучок света, то из кристалла выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу. Даже в том случае, когда первичный пучок падает на кристалл нормально, преломленный пучок разделяется на два, причем один из них является продолжением первичного, а второй отклоняется.
В основу работы поляризационных приспособлений, служащих для получения поляризованного света, лежит явление двойного лучепреломления. Наиболее часто для этого применяют призмы и поляроиды.
Поляризационные призмы построены по принципу полного отражения одного из лучей (например, обыкновенного) от границы раздела, в то время как другой луч с другим показателем преломления проходит через эту границу. Типичным представителем поляризационных призм является призма Николя (николь).
Двоякопреломляющие кристаллы обладают свойством дихроизма, т.е. различного поглощения света в зависимости от ориентации электрического вектора световой волны, и называются дихроичными кристаллами.
Дихроичные кристаллы приобрели еще более важное значение в связи с изобретением поляроидов.
Примером поляроида может служить тонкая пленка из целлулоида, в которую вкраплены кристаллы двоякопреломляющего вещества с сильно выраженным дихроизмом. Такая пленка уже при толщине 0,1 мм полностью поглощает обыкновенные лучи видимой области спектра, являясь в таком тонком слое совершенным поляризатором. Преимущество поляроидов перед призмами – возможность изготовлять их с площадями поверхностей до нескольких квадратных метров.
Пленки на фарах и лобовых стеклах автомобилей!
Искусственная оптическая анизотропия
ячейка Керра (оптический затвор)
Вращение плоскости поляризации
Оптически активные вещества:
кристалл (кварц) = d, = const.
раствор сахара = Cd, = const;
C – концентрация.
Явление поляризации света и особенности взаимодействия поляризованного света с веществом нашли исключительно широкое применение в научных исследованиях кристаллохимической и магнитной структуры твёрдых тел, оптические свойства кристаллов, природы состояний, ответственных за оптические переходы, структуры биологических объектов, характера поведения газообразных, жидких и твёрдых тел в полях анизотропных возмущений (электрическом, магнитном, световом и пр.), а также для получения информации о труднодоступных объектах (в частности, в астрофизике).
Поляризованный свет широко используется во многих областях техники, напр. при необходимости плавной регулировки интенсивности светового пучка (закон Малюса), при исследованиях напряжений в прозрачных средах (поляризационно-оптический метод исследования), для увеличения контраста и ликвидации световых бликов в фотографии, при создании светофильтров, модуляторов излучения и пр.
PAGE \* MERGEFORMAT9
n1
n2
B
90
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
I0
I1 = EMBED Equation.DSMT4
2 = EMBED Equation.DSMT4
e
I0
I1
I2
oe
o обыкновенный луч
e необыкновенный луч
I0
I1
I2
N1
N2
o
o
e
e
П
Электрическое поле
EMBED Equation.DSMT4
А
d
