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

2 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


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11636. Определение удельного сопротивления резистивного провода 38.5 KB
  Цель работы: измерение сопротивления техническим методом и определение удельного сопротивления резистивного проводника. Описание установки: 1. резистивный провод метрическая шкала подвижной кронштейн измерительная часть прибора ...
11637. ОТРАВЛЯЮЩИЕ И АОХВ УДУШАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ. КЛИННИКА, ДИАГНОСТИКА, ЛЕЧЕНИЕ 114.5 KB
  Пульмонотоксичностью обладают очень многие химические вещества. Имея большую площадь поверхности (около 70 м2), лёгкие постоянно подвергаются воздействию ксенобиотиков, содержащихся во вдыхаемом воздухе. В подавляющем большинстве случаев, когда концентрации веществ малы, такие воздействия никак не проявляют себя
11638. Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы 1.29 MB
  Цель работы: Определение фокусного расстояния и оптической силы линзы. Схема установки и расчётная формула: Приборы и материалы: nл показатель преломления среды; nср показатель преломления материала линзы; R1 R2 радиусы кривизны соответственно I II п
11639. Определение длины световой волны методом колец Ньютона 517 KB
  Целью работы является знакомство с интерференцией волн и определение длины световой волны методом колец Ньютона. Схема установки: Приборы и принадлежности: 1 Линза и стеклянная плоскопараллельная пластинка находящаяся в общей оправе 2 Транс...
11640. Исследовать закономерность соударений тел с помощью компьютерного процесса забивания сваи в грунт 78 KB
  Цель работы: исследовать закономерность соударений тел с помощью компьютерного процесса забивания сваи в грунт. Мы исследовали закономерности соударения тел с помощью компьютерного моделирования процесса забивания сваи в грунт.
11641. Измерение емкости конденсатора. Определение неизвестных сопротивлений проводников (катушек) при помощи мостика Уитстона 93.5 KB
  Измерение емкости конденсатора Цель работы: Определение неизвестных сопротивлений проводников катушек при помощи мостика Уитстона. Схема принципиальной установки: сопротивления Г – гальванометр ...
11642. Измерение электродвижущей силы источника постоянного тока 32.5 KB
  Отчет По лабораторной работе №23 Измерение электродвижущей силы источника постоянного тока Цель работы: Измерение электродвижущей силы источника постоянного тока методом компенсации. Теоретическое введение. Электрическим током называется порядо...
11643. Определение кривой намагничивания железа 63.5 KB
  Отчет По лабораторной работе №28 Определение кривой намагничивания железа Цель работы: Ознакомление с характеристиками магнитных свойств вещества и определение зависимости магнитной индукции и магнитной проницаемости ферромагнитного образца от напряжен
11644. Исследование гальванометра магнитоэлектрической системы. 37.5 KB
  Отчет По лабораторной работе №29 Исследование гальванометра магнитоэлектрической системы Цель работы: экспериментальное измерение основных характеристик гальванометра магнитоэлектрической системы. Теоретическое введение: В электрических приборах м