В каких пределах изменяется угол эллиптичности? Как изменится поляризация света с круговой поляризацией после прохождения четверть волновой пластинки?
А)
Поляризация монохроматической
электромагнитной волны является ее
пространственно временной характеристикой
и определяется законом изменения
направления и величины вектора (
и
)
волны в фиксированной точке пространства
за период колебания. Другими словами,
поляризация волны определяется видом
траектории, описываемой концом вектора
Е
(или Н)
в данной точке. Эта траектория носит
название годографа соответствующего
вектора.
Различают следующие виды поляризации монохроматических волн: линейная, круговая и эллиптическая
У эллиптически поляризованной волны годографом вектора ( ) является эллипс.
Форма эллипса характеризуется коэффициентом эллиптичности r, абсолютная величина которого
|r| = b/a. Однозначно также определяет форму эллипса угол эллиптичности a, связанный с коэффициентом эллиптичности r соотношением
a = arctg r, причем -/4 < a < /4.
Угол a равен половине
угла между диагоналями прямоугольника,
стороны которого касательны к эллипсу
и параллельны его осям. соответствует
правой поляризации поля,
Б) Для преобразования линейно поляризованного света в эллиптически поляризованный используются так называемыми четвертьволновыми пластинками. Четвертьволновая пластинка вырезается из оптически анизотропного кристалла или изготовляется из слюды, расщепленной по плоскости спайности. Свое название четвертьволновая пластинка получила вследствие того, что при прохождении через такую пластинку светового пучка колебания вектора, направленные вдоль двух определенных взаимно перпендикулярных направлений в плоскости пластинки, приобретают разность хода, равную четверти длины волны. Два взаимно перпендикулярных направления в плоскости пластинки, о которых сказано выше, называются главными направлениями. При прохождении через такую пластинку линейно поляризованный свет, направление колебаний в котором составляет угол 45 ° с главными направлениями пластинки, становится поляризованным по кругу. Простейшим оптическим компенсатором может служить упомянутая выше четвертьволновая пластинка. Пластинку помещают на пути исследуемого луча и поворачивают, пока ее оптические оси не совпадут с осями колебаний. При этом фиксируемом положении пластинка выполняет основную роль компенсатора — преобразует излучение с круговой поляризацией в свет, поляризованный линейно, дополняя разность фаз до нуля или до .
Чем отличается свет с правой и левой круговой поляризацией? Как отличить свет с круговой поляризацией от естественного света?
Поляризация монохроматической электромагнитной волны является ее пространственно временной характеристикой и определяется законом изменения направления и величины вектора ( и ) волны в фиксированной точке пространства за период колебания. Другими словами, поляризация волны определяется видом траектории, описываемой концом вектора Е (или Н) в данной точке. Эта траектория носит название годографа соответствующего вектора.
Различают следующие виды поляризации монохроматических волн: линейная, круговая и эллиптическая.
Кругополяризованной называют волну, у которой вектор ( ) в фиксированной точке пространства за период колебания описывает своим концом окружность.
У эллиптически поляризованной волны годографом вектора ( ) является эллипс. Форма эллипса характеризуется коэффициентом эллиптичности r, абсолютная величина которого
|r| = b/a.
Для круговой поляризации |r|=1
Величина r считается положительной (r > 0), если направление вращения вектора в фиксированной точке (z = const) образует с направлением распространения правовинтовую систему. В этом случае волну называют правополяризованной, а эллиптическую (круговую) поляризацию — правой. Если же направление вектора образует с направлением распространения левовинтовую систему, волна называется левополяризованной, поляризация — левой. При этом r < 0. Заметим также, что право- и левополяризованные волны называют взаимно ортогональными
Угол a равен половине угла между диагоналями прямоугольника, стороны которого касательны к эллипсу и параллельны его осям. При указанных выше пределах (5.3) положительное значение a соответствует правой поляризации поля, отрицательное — левой.
Способы анализа поляризованного света в большинстве сводятся к тому,
что исследуемый свет пропускается через поляризатор (который в этом случае
называется "анализатором") или через четвертьволновую пластинку и
поляризатор. Поворачивая приборы вокруг направления распространения света,
регистрируют изменение интенсивности прошедшего света.
Анализ с помощью поляризатора.
На пути светового пучка ставим поляризатор, вращаем его вокруг направления
луча и наблюдаем зависимость интенсивности прошедшего света от угла
поворота. Если исходный свет – естественный, то интенсивность не изменяется.
Если же свет поляризован (в общем случае – эллиптически), то интенсивность
прошедшего поляризатор света будет меняться.
Анализ с помощью четвертьволновой пластинки.
Пропуская эллиптически поляризованный свет через четвертьволновую пластинку , главные оси которой ориентированы вдоль главных осей эллипса поляризации, мы
добавляем к разности фаз компонент ещё 2 π ± и получаем суммарную разность
фаз 0 или π . Таким образом исследуемый свет обратится в плоско
поляризованный, в чём легко убедиться с помощью поляризатора. Если свет
частично поляризован или совсем не поляризован (естественный), то ясно, что в
этом случае линейной поляризации не получится (выходящий свет останется
частично или полностью неполяризованным).