Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ФИЗИКА ЛЕКЦИИ.doc
Скачиваний:
123
Добавлен:
07.05.2019
Размер:
12.45 Mб
Скачать

Закон Малюса. Прохождение света через два поляризатора Степень поляризации света

(Imax и Imin - соответственно максимальная и минимальная интенсивность

частично поляризованного света, пропускаемого анализатором).

Для естественного света Imax =Imin и Р =0, для плоскополяризованного

Imin=0 и Р =1.

Поляризаторы

Используются для преобразования естественного света в плоскополяризованный. Они пропускают колебания, параллельные главной плоскости поляризатора и полностью задерживают колебания, перпендикулярные этой плоскости. В качестве поляризаторов могут использоваться среды, анизотропные в отношении колебаний .

Д войное лучепреломление

Двойное лучепреломление

Способность прозрачных крис­таллов (кроме оптически изотроп­ных кристаллов кубической сис­темы) раздваивать каждый падаю­щий на них световой пучок. Это явление объясняется особеннос­тями распространения света в анизотропных средах и непосредственно вытекает из уравнений Максвелла. Если на кристалл направить узкий пучок света, то из кристалла выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу (рис. а). Даже в том случае, когда первичный пучок падает на кристалл нормально, преломленный пучок разделяется на два, причем один из них является продолжением первичного, а второй отклоняется (рис. б). Второй из этих лучей получил название необыкно­венного (е), а первый — обыкновенного (о).

А нализ поляризации света пока­зывает, что о- и е-лучи плоскополяризованы во взаимно перпенди­кулярных плоскостях: колебания светового вектора в о-луче проис­ходят перпендикулярно главной плоскости, в е-луче — в главной плоскости.

Главная плоскость кристалла

Плоскость, проходящая через направление луча света и оптическую ось кристалла.

Оптическая ось кристалла

Направление в оптически анизотропном кристалле, по которому луч света распространяется, не испытывая двойного лучепреломления.

В данном случае речь идет именно о направлении, а не о прямой линии, проходящей через какую-то точку кристалла. Любая прямая, проходящая параллельно данному направлению, является оптической осью кристалла. В природе существуют одноосные и двуосные кристаллы (имеющие соответственно одно или два направления, вдоль которых отсутствует двойное лучепреломление). К первым относятся исландский шпат, турмалин, кварц, ко вторым — слюда, гипс, топас. Рассматриваться будут только одноосные кристаллы.

Поляризационные призмы

П ризмы, дающие только плоскополяризозанный луч. Пример: призма Николя (николь) (см. рису­нок): двойная призма из исландского шпата, скле­енная вдоль АВ канадским бальзамом. Входящий в призму луч раздваивается на обыкновенный луч (он испытывает полное отражение, так как канадский бальзам для него среда оптически менее плотная) и необыкновенный луч, который выходит из николя.

Опыты с турмалином. Закон Малюса

Естественный свет падает пер­пендикулярно пластинке турмалина T1, вырезанную параллель­но оптической оси. Пластинка T1, преобразующая естественный свет в плоскополяризованны является поляризатором. Если на пути луча поставить вторую пластинку турмалина T2, (пластинка T2,служащая для анализа степени поляризации света, называется анализаторов) то интенсивность света, шедшего сквозь пластинки, под­чиняется закону Малюса:

I=I0cos2α

(I— интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через анали­затор; I0 - интенсивность плоскополяризованного света, падающего на ана­лизатор; α —угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора). Если пропустить естественный свет через два поляризатора, в качестве поляризатора и анализатора используются призмы Николя, плоскости которых образуют угол α, то из первого выйдет плоскополяризованный свет

интенсивностью ,а из второго — свет интенсивностью I=0,5I0cos2α. Таким образом, интенсивность света, прошедшего через два поляризатора,

I=0,5Iестcos2α,

откуда Imax=0,5Iест (поляризаторы параллельны) и Imin=0 (поляризаторы скрещены).

поляризатор анализатор

Д воякопреломляющие призмы

Призмы, дающие два поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях луча. Пример: призма из исландского шпата и стекла (см. рисунок). Обыкновенный луч преломляется дважды, а необыкновенный при подобранном показателе преломления стекла (п≈пе) не отклоняется.

Дихроичные кристаллы

Двоякопреломляющие кристаллы обладают свойством дихроизма, т. е. различного поглощения света в зависимости от ориентации электрического вектора световой волны.

Примером сильно дихроичного кристалла является турмалин, в котором из-за сильного селективного поглощения обыкновенного луча уже при толщине пластинки 1 мм из нее выходит только необыкновенный луч. Такое различие в поглощении, зависящее, кроме того, от длины волны, приводит к тому, что при освещении дихроичного кристалла белым светом кристалл по разным направлениям оказывается различно окрашенным.

Дихроичные кристаллы приобрели еще более важное значение в связи с изобретением поляроидов. Примером поляроида может служить тонкая пленка из целлулоида, в которую вкраплены кристаллики герапатита (сернокислого иодхинина). Герапатит—двояко преломляющее вещество с очень сильно выраженным дихроизмом в области видимого света. Установлено, что такая пленка уже при толщине 0,1 мм полностью поглощает обыкновенные лучи видимой области спектра, являясь в таком топком слое совершенным поляризатором.