5. Определение поляризации излучения
Пусть на поляризатор падает свет от источника неизвестной поляризации. Тогда при вращении поляризатора получим зависимость Iвых=f(φ) одного из видов, представленных на рис. 2.4, 2.5, 2.6. Если зависимость Iвых=f(φ) имеет вид, представленный на рис. 2.4, то однозначно можно сказать, что на поляризатор падал линейно поляризованный свет. Если же получим зависимость Iвых=f(φ), приведенную на рис. 2.5, то можно сказать, что на поляризатор падал либо эллиптически поляризованный свет, либо частично поляризованный свет. Если зависимость будет иметь вид, приведенный на рис. 2.6, то источник излучает либо естественный свет, либо поляризованный по кругу.
Таким образом, при помощи лишь одного поляризатора можно идентифицировать только линейно поляризованный свет, но нельзя отличить эллиптически поляризованный свет от частично поляризованного и естественный свет от света, поляризованного по кругу. В этом случае пользуются пластинкой λ/4, установленной перед поляризатором. Схема, этой установки приведена на рис. 5.1.
Рис. 5.1
I) Пусть при вращении поляризатора (схема без пластинки λ/4) получили зависимость Iвых=f(φ) вида, приведенного на рис. 2.6. Такую зависимость дает источник, излучающий либо естественный свет, либо свет, поляризованный по кругу.
Предположим, что источник излучает свет с круговой поляризацией. Падая на кристаллическую пластинку, луч разделяется
на о- и е-лучи. Поскольку падающий свет поляризован по кругу, то его можно представить как суперпозицию поляризованных во взаимноперпендикулярных плоскостях волн, колеблющихся о разностью фаз ±π/2. Таким образом, разность фаз между о- и е-лучами уже на входе в кристалл будет равна ±π/2. В результате прохождения четвертьволновой пластинки, вследствие различных показателей преломления о- и е-лучей, на выходе пластинки эти лучи приобретают дополнительную разность фаз ±π/2. Таким образом, результирующая разность фаз между о- и е-лучами на выходе пластинки λ/4 будет либо 0 либо π. Это значит, что из пластинки выйдет линейно поляризованная волна. Вращая поляризатор, снимем зависимость Iвых=f(φ) вида, приведенного на рис. 2.4.
Если же источник излучает естественный свет, то внесение четвертьволновой пластинки не изменит вид зависимости Iвых=f(φ), т.е. она будет такая же как и без пластинки. Действительно, естественный свет можно рассматривать как совокупность волн, поляризованных по всевозможным направлениям. В этом случае из пластинки выйдет свет с поляризацией, представляющей собой совокупность эллипсов произвольной ориентации и вытянутости, т.е. свет останется естественным.
По этой причине перед кристаллическими пластинками, как правило, ставят поляризатор.
2) Пусть при вращении поляризатора (схема без пластинки λ/4) получили зависимость Iвых=f(φ) вида, представленного на рис. 2.5. Такая зависимость показывает, что источник излучает либо эллиптически поляризованный, либо частично поляризованный свет.
Предположим, что источник излучает эллиптически поляризованный свет. Тогда внесение перед поляризатором пластинки λ/4, ориентированной так, что главные оси эллипса совпадают с главными направлениями пластинки, приводит к тому, что из пластинки λ/4 выйдет линейно поляризованный свет. Вращая поляризатор, снимем зависимость Iвых=f(φ) вида, представленного на рис. 2.4.
Если источник излучает частично поляризованный свет, то зависимость Iвых=f(φ) будет такой же, как и без пластинки.
Вопросы для самопроверки
1) Нарисуйте схемы экспериментальных установок для определения состояния поляризации излучения.
2) Почему при идентификации эллиптически поляризованного света пластинку λ/4 нужно специальным образом ориентировать?
3) Какова поляризация света, вышедшего из пластинки λ/4,если на нее падал свет; поляризованный по кругу?
4) При какой поляризации падающего на поляризатор света за ним можно наблюдать полную темноту?
Литература:
Основная:
Матвеев А.Н. Оптика: Учебное пособие для физ. спец . вузов- М. Высш.шк., 1985 г.-351 с.,ил.
Бутиков Е.И, Оптика: Учеб.пособие для вузов / Под ред. Н.И.Калитеевского- М. Высшая щк., 1986 -512с.: ил.
Вспомогательная:
Нагибина И,М. Интерференция и дифракция света: Учебное пособие для приборостроительных вузов оптических специальностей.- Л,: Машиностроение, 1985. - 332 с,, ил.
Борн М., Вольф Э. Основы оптики, М.: Наука, 1970 .- 856 с., ил.
Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. Оптические измерения: Учебник для вузов по специальностям "'Оптико-электронные приборы" и '" Технология оптического приборостроения "\ Под общ. ред. Д.Т. Пуряева.-М.; Машиностроение, 1987. - 214с., ил.
Лебедев В. В. Экспериментальная оптика – М.; МГУ, 1994- 352с., ил.
Фриш С.Э. Оптические методы измерений, т. 1,2. Учебное пособие. Изд-во МГУ, 1980г.
Волкова Е.А. Поляризационные измерения -М.: Издательство стандартов, 1974г.-155 с.
Калитеевский И.И. Волновая оптика.-М, Наука,1977.- 175 с.
Горелик Г.С. Колебания и волны. М.: Гос.изд-во физ-мат. литературы, 1959. - 572 с.
Васильев Б.И. Оптика поляризационных приборов. М.: Машиностроение, 1963. 205 с.
Волкова Е.А. Поляризационные измерения. М.: Изд.стандартов, 1974. - 155 c.
Ванюрихин А.И., Герчаковская В.П. Оптико-электронные поляризационные устройства. Киев: Техника, 1984. — 160 с.
Оптико-электронные приборы для научных исследований. Под ред. Д.А.Новицкого. М.: Машиностроение, 1986. 432 с.
Интернет:
http://pr.mgapi.edu/pr5/pr5.html - Кафедра ПР-5 МГАПИ.
http://physics.mgapi.edu/abiturients/abit_allowance - Кафедра физики МГАПИ, пособие.
http://www.ifmo.ru/ - Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики.
http://www.miigaik.ru/kaf_oep.phtml?id=10 – Кафедра оптоэлектроники МИИГАиК.
http://referat.ru/ - Коллекция рефератов.
http://www.msu.ru/ - МГУ.
http://soi.srv.pu.ru/r_1251/ - ГОИ имени С.И.Вавилова.
http://www.sai.msu.su/ - Астрономический институт имени Штернберга.
http://www.spie.org/- Международное общество по оптической технике (SPIE).
http://spierus.photonica.ru/index.htm - Международное общество по оптической технике (SPIE) Российское отделение (SPIE/RUS).
http://www.aip.org/index.html - Американский институт физики.
http://jap.aip.org/ - Журнал прикладной физики.