Лабораторная работа №7. Поляризация света. Изучение законов Брюстера и Малюса.

Цель работы: углубить представление о явлениях поляризации и видах анизотропии света; научиться получать и анализировать плоско- и эллиптически -поляризованный свет.

Оборудование: оптическая скамья с осветителем и рейтерами, набор по поляризации, люксметр, миллиметровая бумага.

Для получения допуска к работе необходимо:

- знать основные понятия, определения и законы, характеризующие анизотропию света и вещества; виды поляризации света, их пространственное представление и графическое описание; название и обозначение всех элементов оборудования, содержание заданий и форму отчетности; способы получения и принципиальные схемы анализа плоско- и эллиптически – поляризованного света;

-уметь собирать оптические установки и производить простейшие регулировки и измерения.

Для получения зачета необходимо:

– представить письменный (или распечатанный) отчет с анализом полученных результатов, оценкой величины погрешностей измеряемых величин;

– знать объяснение анизотропии света и его поляризации при отражении, двупреломлении и дихроизме на основе электромагнитной теории света; законы Малюса (с выводом) и Брюстера; особенности интерференции плоскополяризованного света (с выводом); свойства и применение «четвертьволновых пластинок»;

- уметь получать плоско- и эллиптически - поляризованный свет; анализировать световой поток с целью определения вида и степени поляризации.

Теоретическая часть

Как известно, свет представляет электромагнитные волны, причем, электрический вектор и магнитный вектор перпендикулярны друг другу и направлению распространения , т.е. волна поперечная (см. рис. 7.1).

Во всякой данной точке пространства ориентация пары векторов и в плоскости, перпендикулярной лучу, может меняться со временем закономерно или хаотически. В зависимости от этого различают свет поляризованный и естественный.

Свет считается плоскополяризованным, если при его распространении в любой заданной точке конец вектора (или ) описывает прямую линию. Плоскость, в которой располагаются векторы и , называется плоскостью колебаний, а перпендикулярная к ней – плоскостью поляризации (см. рис. 7.2).

Свет считается эллиптически-поляризованным, если в любой точке вектор или описывает в плоскости, перпендикулярной лучу, эллипс (рис. 7.3).

Свет считается естественным, если ориентация или в любой точке на луче меняется хаотически, т.е. все направления этих векторов равноправны.

На рис. 7.4 показаны общепринятые схематические изображения естественного (а), плоско- (б) и эллиптически- (в) поляризованного света.

Свет может быть поляризован частично, тогда доля присутствующего в нем поляризованного света характеризуется степенью поляризации и определяется по формуле:

. (7.1)

Плоско-поляризованный свет рассматривают как частный случай эллиптически-поляризованного света, когда эллипс поляризации вырождается в прямую. Другим частным случаем является круговая поляризация, когда эллипс поляризации становится окружностью.