Работа № 22

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНА МАЛЮСА И ПРОХОЖДЕНИЯ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА ЧЕРЕЗ ФАЗОВУЮ ПЛАСТИНКУ.

Цель работы: - Проверка закона Малюса и анализ поляризованного

света, прошедшего через фазовую пластинку.

Оборудование: 1). П/п лазер

2). Фотодиод

3). Мультиметр

4). Анализатор

5). Фазовая пластинка

6). АРМС – 7 (оптическая плотформа)

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ .

Из электромагнитной теории света следует. что световая волна является поперечной, то есть три вектора: напряженность электрического поля Е, напряженность магнитного поля Н и волновой вектор k взаимно перпендикулярны. свет от обычных источников света состоит из множества цугов волн, световой вектор Е которых ориентирован в поперечной плоскости случайным образом, а колебания различный направлений равновероятны. Такой свет называется естественным или неполяризованным.

Свет, в котором направления колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом, называется поляризованным. процесс получения поляризованного света называется поляризацией. Если колебания вектора Е происходит в одной плоскости, то свет считается плоско поляризованным

( или линейно поляризованным). Свет, в котором имеется преимущественное направление колебаний вектора Е, называют частично поляризованным.

Плоскость, в которой лежит вектор напряженности электрического поля волны и волновой вектор k, называют плоскостью колебаний.

Поляризация света наблюдается при отражении, преломлении и при прохождении света через анизотропные вещества. Всякий прибор, служащий для получения поляризованного света (независимо от физических эффектов, используемых пои этом), называется поляризатором. Визуально поляризованный свет нельзя отличить от неполяризованного. Исследование поляризованного света осуществляют с помощью того же прибора, называемого в этом случае анализатором.

ЭЛЛИПТИЧЕСКАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА.

Поляризованное излучение имеет в общем случае эллиптическую поляризацию. При этом ортогональные компоненты светового вектора Е для выработанной системы координат (ось Z параллельна направлению распространения света) описывается выражениями вида:

(1)

(2)

Сложение ортогональных колебаний вида (1) и (2) на плоскости XY дает проекционную картину эллипса. При этом форма эллипса определяется параметрами;

- разность фаз, (3)

- отношение амплитуд. (4)

При δ, равной нулю или π, эллипс вырождается в прямую и получается линейно поляризованный свет. При δ = π/2 и равенстве амплитуд складываемых волн эллипс превращается в окружность – получается свет, поляризованный по кругу.

В зависимости от направления вращения вектора Е различают правую и левую эллиптическую поляризацию. Если по отношению к направлению луча вектор Е вращается по правилу правого винта, поляризация называется правой, в противном случае – левой.

Для описания формы эллипса часто используют другую пару параметров, имеющих более наглядную геометрическую интерпретацию (рис.1.):

χ – азимут ориентации большой полуоси эллипса в выбранной системе координат;

tgγ = b/а – эллиптичность – отношение полуосей эллипса.

рис. 1.

Связь между параметрами ψ, δ и χ,γ задается формулами:

cos2ψ = -cos2γcos2χ, (5)

tgδ = tg2γ / sin2χ, (6)

tg2χ = -tg2ψ cosδ, (7)

sin2γ = sin2ψ sinδ, (8)

Представление эллипса поляризации двумя парами параметров и соотношение между ними имеют важное практическое значение. Непосредственно изменяемыми параметрами в большинстве измерительных схем являются величины χ и γ, для физической интерпретации результатов измерений части более удобны параметры ψ и δ (например, при построении математической модели объекта с использованием законов и формул Френделя для обработки результатов измерений).