
- •Лекция 3 Поляризация света
- •3.1 Характер поляризации света. Закон Малюса
- •Линейная поляризация
- •Эллиптическая поляризация (правая, левая)
- •Imax и imin – max и min интенсивности света, соответствующие двум взаимно-перпендикулярным направлениям.
- •3.2 Поляризация при отражении и преломлении
- •I, I' и I" – интенсивности падающего, отражённого и преломлённого лучей света соответственно.
- •3.3 Двойное лучепреломление
- •3.6 Вращение плоскости поляризации
- •3.7 Магнитное вращение плоскости поляризации (эффект Фарадея)
- •Оптическая схема наблюдения магнитного вращения плоскости поляризации (эффекта Фарадея)
Лекция 3 Поляризация света
3.1 Характер поляризации света. Закон Малюса
Мы
знаем, что свет
– это электромагнитная волна, для
которой изменение векторов
и
,
происходящие с частотой
во взаимно
плоскости, записывается так:
Физиологическое действие на глаз оказывает вектор . Видимая область длин волн: (0,38 ÷ 0,760) мкм или (0,38 ÷ 0,76)·10-6 м или (400 ÷ 760) нм. Наибольшая чувствительность глаза для λ = 550 мкм (зелёный свет).
Вспомним, что поперечными волнами называются такие, в которых колебания совершаются в направлении их распространению. Электромагнитные волны – поперечны.
Пусть у нас есть источник света – лампа накаливания. Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Излучаемые лампой волны будут иметь хаотичные в пространстве, быстро сменяющее друг друга направленная для вектора (соответственно и для ). Такое излучение представляет собой естественный свет.
Вспомним результат сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний:
-
разность фаз
При
сложении двух гармонических
взаимно-перпендикулярных колебаний
одинаковой частоты
в зависимости от разности фаз
конец результирующего вектора может
совершать колебания в одной плоскости
или совершать движение по эллипсу (в
частном случае – по окружности
).
Линейная поляризация
эллиптическая поляризация (правая, левая)
Эллиптическая поляризация (правая, левая)
круговая поляризация (правая, левая), a = b
Итак,
при сложении 2-х когерентных
плоскопараллельных волн результирующая
волна может оказаться линейно-поляризованной,
эллиптически-поляризованной и
круго-поляризованной. Отсюда название
поляризации. Свет
(световой луч), в котором колебания
светового вектора
каким-то образом упорядочены, называются
поляризованным.
Плоскостью
поляризации
называется плоскость параллельная
колебаниям вектора
.
В дальнейшем, всегда будем говорить о
плоскости колебания вектора
,
поскольку физиологическое действие на
глаз человека оказывает именно вектор
(интенсивность света
).
Если
в световом луче колебания всех векторов
совершаются только в какой-то определённой
плоскости, то такую поперечную волну
называют плоско-поляризованной
или линейно-поляризованной.
В плоскости поляризации все вектора светового луча имеют эту плоскость колебаний, r – направление распространения светового луча.
Для обнаружения и анализа линейно-поляризованного света служат пластинки, вырезанные определённым образом из кристаллов турмалина. Как выяснилось, на опыте, они обладают способностью пропускать световые колебания только определённого направления вектора .
Устройства,
с помощью которых из естественного
света получают поляризованный, называется
поляриза
торами,
а устройства, с помощью которых
обнаруживается и исследуется поляризованный
свет – анализаторами.
Общее название поляризатора и анализатора
– поляроиды.
Следовательно, пластинки турмалина
могут быть использованы как в качестве
поляризаторов, так и анализаторов.
Естественный
свет можно представить в виде 2-х пучков
света одинаковой интенсивности, но
поляризованных в 2-х взаимно
направлениях.
Если плоскости поляризации поляризатора и анализатора совпадают, то наблюдаем максимальную интенсивность прошедшего через оба поляроида света, если же они взаимно , наблюдаем полное затемнение, т.е. свет через скрещенные поляроиды не проходит.
Интенсивность света, прошедшего через две последовательно расположенные пластинки турмалина (т.е. поляризатор и анализатор) зависит от их взаимной ориентации и подчиняется закону Малюса
.
φ – угол между плоскостями поляризации пластинок
I0 – интенсивность поляризованного света, падающего на поляроид
I – интенсивность поляризованного света, прошедшего сквозь поляроид
Степень
поляризации света: