vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

6.ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА

Вв е д е н и е . Видимый свет, как известно, представляет собой электромагнитные волны с длинами волн ( ) от 4 10 7 до 7 10 7 м. В электромагнитной волне векторы напряженности электрического поля Е и магнитного поля H взаимно перпендикулярны и

одновременно перпендикулярны направлению распространения волны r (рис.1). Плоскость,

проведенную через направления E и r , называют плоскостью колебаний электрического

вектора.

Для полной характеристики волны задают ее длину , модули векторов E и H , и

ориентацию в пространстве плоскости колебаний электрического вектора. Если для некоторого пучка света плоскость колебаний электрического вектора не изменяет положение в пространстве, то такой свет называют линейно поляризованным.

Естественный или неполяризованный свет можно рассматривать как наложение многих электромагнитных волн, распространяющихся в одном и том же направлении, но со всевозможными ориентациями плоскостей колебаний. Таким образом, для неполяризованного света нельзя указать даже плоскость преимущественного расположения

вектора напряженности электрического поля E . Все ориентации этого вектора равновероятны. Если же имеется какое-либо преимущественное направление ориентации

конец электрического вектора будет описывать эллипс и в этом случае говорят об эллиптической поляризации светового пучка. Таким образом имеется 5ть типов поляризованного света:

1)линейная или плоская поляризация;

2)естественный или не поляризованный свет;

3)свет с частичной поляризацией;

Рис.2

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5) эллиптическая поляризация.

Пусть на поляризатор падает плоско поляризованное излучение интенсивности I0 (рис. 2). Разложим вектор E 0 на две составляющие, лежащие в главной плоскости

поляризатора:

Е|| = Е0 cos φ, и перпендикулярную ей : E = E0 sin φ, где φ – угол между плоскостью

колебаний электрического вектора падающего на поляризатор излучения и главной плоскостью поляризатора. Поскольку поляризатор пропускает излучение только с

составляющей вектора E , лежащей в главной плоскости, то выходящее излучение имеет

интенсивность:

котором все ориентации вектора напряжённости равновероятны (т.е. возможны любые значения φ), будем иметь среднее значение квадрата косинуса при 0 2 : cos2 0.5 .

Тогда на основании (1) получим: I = 0,5 Iест. Таким образом при прохождении через поляризатор естественное излучение становится линейно-поляризованным, но при этом

убывает по интенсивности вдвое.

Для количественной оценки степени поляризации излучения Р применяется, соотношение:

При этом частично поляризованное излучение понимается как смесь линейно поляризованного и неполяризованного излучений. Тогда I – полная интенсивность, Iп –

направлением вектора E , то интенсивность прошедшего излучения будет меняться от максимального значения Imax до минимального Imin. В первом положении поляризованная

компонента проходит полностью, а неполяризованная уменьшается по интенсивности вдвое:

Во втором положении, которое отличается по углу от первого на 900, поляризованная компонента, согласно закону Малюса, полностью задерживается, а неполяризованная, по-

прежнему, уменьшается вдвое:

Последнюю формулу удобно использовать при обработке экспериментальных измерений.

Рассмотрим способ получения эллиптически поляризованного излучения.

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Допустим, что из двоякопреломляющего кристалла вырезана пластинка таким образом, что оптическая ось лежит в плоскости среза. Допустим далее, что излучение падает на пластинку перпендикулярно плоскости среза. В этом случае колебания электрического вектора как в обыкновенной волне ( E0 ), так и в необыкновенной ( Ee ) совершаются

согласованно (когерентно).

Направления электрических векторов обыкновенного и необыкновенного лучей взаимно–перпендикулярны. И эти лучи распространяются в одном направлении, но с разными скоростями. В связи с этим по прохождении через пластинку между ними возникает разность хода:

обыкновенного и необыкновенного лучей (индексом «о» будем в дальнейшем обозначать обыкновенную волну; индексом «е» - необыкновенную).

Как уже отмечалось ранее при наличии разности хода волны могут интерферировать только в том случае, если они когерентны. Если падающее на кристалл излучение не поляризовано, о- и е- волны испускаются разными группами атомов (не согласованно),

поэтому когерентности нет. Если же на кристалл падает линейно поляризованный свет, то волна разделяется между о- и е- волнами в пропорции, которая зависит от ориентации плоскости колебаний. Поэтому возникающие о- и е- компоненты когерентны и способны

интерферировать.

Из теории сложения колебаний известно, что, при сложении взаимно

эллипса. Это наблюдается, если выполнено условие для разности фаз: 2k 1 , k =0,

2

1, 2, … Уравнение эллипса преобразуется при этом к виду:

3