Контрольные вопросы

1. Что называют степенью поляризации света? Как онаопределяется?

2. В чем отличие естественного света от поляризованного? Плоскополя- ризованного от частично поляризованногосвета?

3. Какой свет называется плоскополяризованным? Поляризованным по кругу; поэллипсу?

4. Каково назначение поляризатора ианализатора?

5. Что называют плоскостью колебаний электромагнитнойволны?

6. Разъясните принцип действияполяроида.

7. Будет ли выполняться закон Малюса при прохождении через анализа- тор частично поляризованногосвета?

8. Выведите выражения(8.8)–(8.11).

Лабораторнаяработа9.Исследование поляризации световыхволнприотраженииотповерхности диэлектрика

Цели работы: изучение характера поляризации света, отраженного от стеклянной пластины; исследование зависимости коэффициентов отражения от угла падения света на пластинку; определение угла Брюстера и показателя преломления стекла.

Общие сведения

Поляризация волны может возникать при отражении и преломлении от

границы раздела сред.Пусть естественный свет падает под углом

₁на по-

верхность раздела двух изотропных диэлектриков с показателямипреломле-

ния

n₁иn₂

(рис. 9.1). Обозначим напря-

женности электрического поля в падаю- щей, отраженной и преломленной волнах

соответственно ^{(1) (2).}

E,E ,E

Падающую волну можно предста- вить суперпозицией двух линейно поляри- зованных волн с взаимно перпендикуляр- ными плоскостями колебаний: в одной из волн плоскость колебаний совпадает с плоскостью падения, в другой – перпен- дикулярна ей. Напряженностям полей в таких волнах соответствуют на рис. 9.1

Рис. 9.1. Падение электромагнитной волны на границу раздела сред

соответственно индексы «||» и «». Для естественного света

Е_||Е_{. Ампли-}

||

туды напряженностей электрического поля в отраженной (Е⁽¹⁾

иЕ_⁽¹⁾) и

||

преломленной (Е⁽²⁾и

Е_⁽²⁾) волнах определяютсяформулами Френеля.

Для характеристики перераспределения интенсивности падающей волны между отраженной и преломленной волнами вводяткоэффициенты отра-жения R и пропускания T,равные отношениям интенсивности отраженной и преломленной волн к интенсивности падающей волны. С использованием формул Френеля можно показать, что

E

¹²

_R||

_tg²

(2)²

^{ E}

_{1 2 ;T||}||

n₂cos_2

4cos

²₁sin²₂

^E||

^tg2₁^_2

^E||

n₁cos₁

^sin2^₁^₂^cos2^₁^₂

;

_E¹²

sin²()

_E²²_n

cos

4 cos²sin²

(9.1)

R_^ 

₂ 1 2_;

_T

2 2_

₂ 1 2_,

^E_ sin(₁₂₎

E_ n₁cos₁

sin (₁₂)

где₂

– угол преломления.

На рис. 9.2 показаны зависимости коэффициентовR_||,R_,T_||иT_от угла

падения

₁на границу раздела двух диэлектриков.

R,T

1

0.5

₀ _Б

2 ^

Рис. 9.2. Зависимость коэффициентов отражения и прохождения электромагнитной волны от угла падения на границу раздела двух диэлектриков

Из формул (9.1) видно, что при

₁₂2

коэффициенты отражения

R_||= 0,R_= 0.Следовательно, в этом случаеотраженная волна линейно по-ляризованав плоскости, перпендикулярной плоскости падения.Проходящая

волна при

₁₂

2поляризована частично; для нееТ_||>Т_. Соотношение

sin₁

sin₂n₂

n₁(закон Снеллиуса) сводится к виду

tg₁n₂

n₁. При

n₁1

tg₁tg_Бn₂.

(9.2)

Последнее равенство определяет

угол падения

₁_Б

(рис. 9.2), при ко-

тором коэффициент отраженияR_||= 0; этот угол называютуглом Брюстера.

Экспериментальная установка(рис. 9.3) состоит из источника света1, гониометра4, стеклянной пластины5,

поляроида7, фотоэлемента9и микро- амперметра. Свет от источника1прохо- дит через щель2коллиматора3гонио- метра и далее параллельным пучком па- дает на стеклянную пластину5, установ- ленную на поворотном столике6. Отра- женный от пластины свет регистрирует- ся фотоэлементом9, установленным на выходе зрительной трубы8гониометра и соединенным смикроамперметром.

Рис. 9.3. Установка для анализа поляризации отраженной от диэлектрика световой волны

Между стеклянной пластиной и фотоэлементом расположен поляроид7, служащий анализатором. Поляроид можно поворачивать в плоскости, пер- пендикулярной оптической оси. Описание устройства гониометра и способа отсчета углов с его помощью приведены в лаб. раб. 5.