8.3 Механічні і фізико-оптичні модулятори.

Механічні модулятори модулюють інтенсивність світла, але їми важко досягнути потрібної у віддалемірах частоти модуляції.

Фізико - оптичні модулятори теж модулюють інтенсивність світла. В них використовуються явища інтерференції або дифракції. В дифракційних модуляторах збуджують зміну дифракційної гратки в рідині або в кристалі. Недоліком цих модуляторів є те, що вони модулюють світло на одній частоті. В історії розвитку світловіддалемірної техніки відомі факти використання фізико-оптичних модуляторів, але широкого розповсюдження вони не отримали. Тепер у світловіддалемірах застосовують тільки електрооптичні модулятори, робота яких основана на явищі штучного подвійного променезаломлення, що виникає під дією електричного поля.

Рис. 8.1 Фізико-оптичні модулятори

Природний промінь після проходження поляризатора стає плоскополяризованим. В природних умовах подвійне променезаломлення спостерігають при проходженні світла через деякі кристали. Із теорії Максвелла відомо, що світло – це поперечні електромагнітні хвилі, бо в них електричний і магнітний вектори коливаються в площинах , перпендикулярних до напрямку розповсюдження хвиль. В природі промені коливання векторів однаково можливі у всіх перпендикулярних до променя напрямках. Якщо вектори коливань якимось чином впорядковані , то промінь називається поляризованим. В плоскополяризованому промені коливання електронного вектора відбувається в одній площині, а магнітного вектора в перпендикулярній до неї площині. Площина, в якій відбуваються коливання електронного вектора променя , називається площиною коливань. Площина поляризації променя є перпендикулярною до площини коливань. Природний промінь потрапивши в кристал розкладається на два плоскополяризовані промені, площини коливань яких взаємно перпендикулярні.

Лекція9.

Фазовий зсув променів.

9.1 Оптичні осі кристала

Показник заломлення цих променів в кристалі не однаковий. Тому вони розділяються в просторі і проходять крізь кристал з різними швидкостями. Але в кристалі є 1 або 2 напрямки , вздовж яких показники заломлення променів є однаковими. Ці напрямки називаються оптичними осями кристала. Залежно від кількості таких напрямків кристали поділяються на одно – і двовісні. В одновісних кристалах площину , яка проходить через падаючий промінь і оптичну вісь називають головною або головним перерізом. В одному з променів, який з’явився у кристалі, коливання відбуваються в площині, перпендикулярній головному перерізу, а в другому – в паралельній до нього площині. Перший з променів називається звичайним , бо його показник заломлення в кристалі є постійним. Тому шлях його в кристалі підпорядковується законам оптики. Показник заломлення другого променя в кристалі залежить від кута падіння променя на кристал, і його шлях в кристалі не відповідає законам оптики. Цей промінь називається незвичайним. Показник заломлення обох променів у двовісному кристалі залежить від кута падіння на кристал. Тому вони обидва є незвичайними. Існують кристали в яких один з двох променів суттєво поглинається, тобто в них спостерігається дихроїзм. При певній товщині кристалу цей промінь повністю поглинається і з кристала виходить тільки один плоскополяризований промінь. Такі кристали використовуються для поляризації світла і їх називають поляроїдами. У світловіддалемірах для поляризації використовують полівінілові поляроїди. Це полівінілова плівка з нанесеним тонким шаром голкоподібних, паралельно-орієнтованих кристалів геропатиту (йодохініну). Цю плівку закріплюють між двома плоско паралельними скельцями. Поляроїд , що стоїть перший на шляху природного променя, називається поляризатором, а поляроїд, на який потрапляє вже поляризований промінь, називається аналізатором. Площину, в якій відбувається коливання електричного вектора променя після проходження поляризатора, називають його площиною поляризації. Коли обертати поляризатор навколо вісі, що збігається з променем, то обертається і його площина поляризації. На оправі поляризатора часто наносять риски, які вказують на розташування його площини поляризації. Аналізатор, як і поляризатор, теж має площину поляризації. Коли на аналізатор падає плоскополяризований промінь, то з нього виходить тільки та складова частина променя , яка має коливання в його площині поляризації. Амплітуда цієї складової : (9.1) , де

А₀- амплітуда вектора променя , що падає на аналізатор;

γ- кут між площиною коливань променя і площиною аналізатора.

Інтенсивність складової , що пройшла аналізатор:

(9.2)