ЛЕКЦИЯ №12

« Поляризованный свет при отражении и преломлении»

Введение

В лекции рассматриваются различные способы получения линейнополяризованного света.

Содержание

1. Получение поляризованного света при отражении. Закон Брюстера. Поляризация при преломлении. Стопа Столетова.

2.Двойное лучепреломление. Анизотропные кристаллы. Оптическая ось.

3.Волновые поверхности обыкновенного и необыкновенного лучей.

4.Построение хода обыкновенного и необыкновенного лучей с помощью принципа Гюйгенса.

5.Поляризационные приспособления: Призма Николя, дихроичные пластинки, поляроиды.

Литература

1.Ландсберг Оптика

2.Савельев И.В. Курс общей физики т.3 М.изд. Дрофа,2003г.

3. .Калитиевский Н.И. Волновая оптика, М. изд. Наука1986г

4 Матвеев А.Н. Оптика, М., изд. Высшая школа, 1989г.

5. Крауфорд, Курс физики т.3, М.изд. Наука, 1974г.

Наглядные пособия

1.Компьютерные демонстрации

2.Презентации.

Получение поляризованного света при отражении. Закон Брюстера. Поляризация при преломлении. Стопа Столетова.

Если разность фаз претерпевает случайные хаотические изменения, то и направление светового вектора Е, будет испытывать скачкообразные неупорядоченные изменения. В соответствии с этим естественный свет можно представить как наложение двух некогерентных электромагнитных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющих одинаковую интенсивность. Такое представление намного упрощает рассмотрение прохождения естественного света через поляризационные устройства. Этот вывод мы сделали на предыдущей лекции.

Плоскость, в которой колеблется световой вектор в линейно поляризованной волне, мы будем называть плоскостью колебаний. По историческим причинам плоскостью поляризации была названа не плоскость, в которой колеблется вектор Е, а перпендикулярная к ней плоскость. -

Рис.12.1

Рассмотрим поляризацию света при отражении и преломлении от диэлектрика. Естественный свет, падающий на диэлектрик, представим как наложение линейно поляризованных волн во взаимно перпендикулярных плоскостях с беспорядочно меняющейся разностью фаз. Одна волна будет поляризована в плоскости падения, ее мы будем называть скользящей составляющей, а другая поляризована перпендикулярно плоскости падения, это скользящая составляющая. При падении естественной волны на диэлектрик образуются две волны: отраженная и преломленная (см рис.12.1). Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков (например, на поверхность стеклянной пластинки) отличен от нуля, отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения (на рис. 12.1 эти колебания обозначены точками), в преломленном луче — колебания, параллельные плоскости падения (на рисунке они изображены двусторонними стрелками). Обозначим через угол, удовлетворяющий условию

(12.1)

(— показатель преломления второй среды относительно первой). При угле паденияравным-углу Брюстера отраженный луч (Рис. 12.1) полностью поляризован (он содержит только колебания, перпендикулярные к

плоскости падения). Преломленный луч при угле падения, равном остается поляризованным только частично. Соотношение (12.1) носит название закона Брюстера. Легко убедиться в том, что при падении света под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.

О поляризации преломленного света.

Степень поляризации преломленной волны при угле падения, равном углу Брюстера, достигает максимального значения, однако эта волна остается лишь частично - -поляризованной.

Так как коэффициент отражения света на границе раздела воздух –стекло значительно меньше единицы ( около 0,15) , можно получить преломленный свет, повышая его степень поляризации путем ряда последовательных отражений и преломлений. Это осуществляют с помощью стопы Столетова, состоящей из нескольких одинаковых и параллельных друг другу пластинок, установленных под углом Брюстера к падающему свету. Для разных областей спектра применяются стопы из разных материалов. Так, для видимой области практичнее всего различные сорта стекла, для ультрафиолетовой- плавленый кварц, для инфракрасной -хлористое серебро, селен.

При достаточно большом числе пластинок проходящий через эту систему свет будет практически полностью линейно поляризованным (достаточно 8-10 наложенных друг на друга стеклянных пластинок). Интенсивность прошедшего через такую стопу света (в отсутствии поглощения), будет равна половине интенсивности падающего на стопу естественного света.

Эта идея нашла высокоэффективное использование в газовых лазерах, где торцы разрядной трубки представляют собой плоскопараллельные стеклянные пластинки, расположенные под углом Брюстера к оси трубки (рис.12.2)

Рис12.2

Поэтому излучение, распространяющееся вдоль оси трубки между зеркалами и поляризованное в плоскости падения , многократно проходит сквозь пластинки практически беспрепятственно, не испытывая отражения. В результате из лазера выходит луч, поляризованный в этой плоскости, что и показано на рисунке. Другая составляющая излучения, плоскость поляризации которой перпендикулярна плоскости падения, почти полностью удаляется из пучка благодаря отражениям.