![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Фгб оу впо
- •Изучение явления интерференции света с помощью бипризмы френеля
- •Введение
- •Xm m и xm1 (m 1).
- •Метод измерения и описание аппаратуры
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Изучение дифракции света в сходящихся лучах (дифракция френеля)
- •Введение
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы Задание 1. Определение отношения интенсивностей света в точке р
- •Задание 2. Экспериментальная проверка формулы (5) для числа m зон Френеля, открываемых отверстием радиуса r
- •Контрольные задания
- •Список литературы
- •Изучение явления дифракции света в параллельных лучах (дифракция Фраунгофера)
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •1. Определение длинны световой волны
- •2. Определение толщины нити
- •Контрольные вопросы
- •Изучение дифракции Фраунгофера на дифракционной решетке
- •Введение
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •1. Наблюдение дифракции Фраунгофера при нормальном падении света на дифракционную решетку; определение периода решетки
- •2. Наблюдение дифракции Фраунгофера при косом падении света на дифракционную решетку; определение эффективного периода решетки
- •3. Наблюдение дифракционной картины с помощью тонкой собирающей линзы
- •Контрольные вопросы
- •Исследование спектров поглощения и пропускания
- •Введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение основных явлений поляризации света
- •Введение
- •1.1 Поляризация электромагнитных волн
- •1.2 Методы получения поляризованного света
- •1.3 Закон Малюса
- •I i0cos2,
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание
- •301, 302, 303, 304, 305, 336
Изучение основных явлений поляризации света
Цель работы: получение и исследование поляризованного света; исследование свойств обыкновенного и необыкновенного лучей, полученных с помощью двоякопреломляющего кристалла.
Приборы и принадлежности: источник света, поляроиды, объектив, экран, двоякопреломляющий кристалл, слюдяная пластинка, модель балки.
Введение
1.1 Поляризация электромагнитных волн
Согласно
волновой теории свет представляет собой
поперечные электромагнитные волны, в
которых векторы напряженности
электрического
и магнитного
полей
совершают колебания во взаимно
перпендикулярных плоскостях. Абсолютные
значения векторов
и
в бегущей световой волне описываются
периодическими функциями времени и
координат и изменяются синфазно.
Вектор
скорости распространения света
,
вектора
и
образуют
так называемую правую тройку векторов,
то есть, если
поворачивать вектор
к вектору
и это направление связать с направлением
вращения головки правого буравчика, то
поступательный ход буравчика укажет
направление вектора
(рис. 1). Оставаясь всегда перпендикулярными
друг другу, вектора
и
могут иметь
любую ориентацию в плоскости,
перпендикулярной вектору
.
Такой свет называется естественным или
неполяризованным (рис. 2а). Свет, в котором
вектора
,
и
образуют
единственную взаимно перпендикулярную
тройку векторов (рис. 2б), называется
плоскополяризованным или линейно
поляризованным (на рис. 2а и 2б вектор
скорости света
направлен перпендикулярно плоскости
чертежа и поэтому он не изображен). При
сложении естественного и плоско
поляризованного света, колебания одного
направления вектора
преобладают над колебаниями других
направлений, т
о
такой свет называется частично
поляризованным.
Обычные
источники света являются совокупностью
огромного числа быстро (за 107
108
с) высвечивающихся элементарных
источников (атомов или молекул),
испускающих свет независимо друг от
друга, с разными фазами и с разными
ориентациями векторов
и
.
Поэтому ориентация этих векторов в
результирующей волне хаотически
изменяется по времени, то есть такой
свет является неполяризованным. Для
получении и наблюдения поляризованного
света необходимо использовать специальные
оптические приборы, поляризующие свет
и определяющие степень его поляризации
(глаз человека не может отличить
поляризованный свет от неполяризованного).
Системы, с помощью которых световые
волны становятся поляризованными,
называются поляризаторами, а системы,
используемые для обнаружения и
исследования поляризованного света,
называются анализаторами. Существует
несколько способов получения
поляризованного света.
1.2 Методы получения поляризованного света
Выделение
направления световой волны, колеблющейся
вдоль некоторого выбранного направления,
например, вдоль оси Y,
осуществляется с помощью поляризаторов,
принцип действия которых основывается
на различных физических эффектах.
Наиболее распространены поляроидные
плёнки, в которых свет с определенным
направлением плоскости колебаний
вектора
проходит через пленку практически без
поглощения, тогда как компонента
светового поля, колеблющаяся в
перпендикулярной плоскости, поглощается
полностью. Это явление носит название
дихроизм. В результате свет, прошедший
через поляризатор, становится линейно
поляризованным, а плоскость, в направлении
которой колеблется вектор
,
определяет оптическую плоскость
поляризатора. Явление дихроизма
используется в так называемых поляроидных
поляризаторах или поляроидах. Помимо
этого для получения поляризованного
света могут быть использованы и другие
эффекты:
Поляризация при отражении света от поверхности диэлектрика. В результате отраженный луч будет частично поляризован, а при определенном угле падения, называемом углом Брюстера, – линейно поляризованным со световой плоскостью, перпендикулярной плоскости падения света. Подобные поляризаторы, называемые «окнами Брюстера», используются в газовых лазерах. Преломленный луч света также будет частично поляризованным, но с малой степенью поляризации. Для увеличения степени поляризации луч света пропускают через стопу пластин, направляя его под углом Брюстера к плоскости пластин [1 – 3].
Двойное лучепреломление. Оптическая анизотропия
При прохождении света через одноосные оптические кристаллы наблюдается эффект раздвоения луча на два линейно поляризованных пучка с взаимно перпендикулярной ориентацией световых плоскостей. Это явление носит название двойного лучепреломления. При наблюдении через такой кристалл какого-либо предмета мы получаем два смещенных друг относительно друга его изображения. Такое явление наблюдается в кристалле исландского шпата. Если направить по нормали на плоскопараллельную пластину, выполненную из одноосного кристалла, естественный луч света, то один из лучей будет распространяться в том же направлении (рис. 3) в соответствии с законами преломления света. В силу этого он называется обыкновенным лучом и на рисунке обозначается буквой «о». Световая плоскость полученного линейно поляризованного обыкновенного луча перпендикулярна плоскости, образованной направлением падения луча и оптической осью ОО кристалла.
Второй луч, называемый необыкновенным «е», отклоняется от нормали в нарушение законов преломления. Его световая плоскость совпадает с плоскостью чертежа (рис. 3). В результате два луча (обыкновенный и необыкновенный) оказываются линейно поляризованными с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации.
Рис. 3
На рисунке 3 точками и стрелками обозначены направления колебаний вектора в обыкновенном и необыкновенном лучах (на пластину падает неполяризованный свет). Данный эффект может наблюдаться с помощью анализатора, вращаемого вокруг своей оси.
Интерференция поляризованных лучей, Если поместить между двумя поляризаторами пластинку из одноосного кристалла с оптической осью, параллельной плоскости кристалла, то на пластинку будет падать плоскополяризованный свет, а из пластинки в общем случае выходит эллиптически поляризованный свет. При выходе из второго поляризатора (называемого анализатором) свет снова будет плоскополяризованным. Его интенсивность зависит от взаимной ориентации световых плоскостей поляризатора, анализатора и оптической оси пластинки, а также от разности фаз приобретаемым обыкновенным и необыкновенным лучами при прохождении через пластинку.
,
(1)
где nc – no – разность коэффициентов преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, зависящая от длинны волны света λ0 в вакууме,
h – толщина пластинки.
Из сказанного выше следует, что при вращении световой плоскости анализатора вокруг оптической оси. Если за анализатором установить экран, то при этом его окраска будет изменяться.
Если между поляризатором и анализатором одноосная пластина различной толщины, то на экране различные участки будут окрашены в различные цвета. При вращении анализатора эти цвета будут меняться.