Естественный и поляризованный свет.

При действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая электромагнитного поля световой волны, поскольку именно она оказывает основное действие на электроны в атомах вещества. Поэтому, для описания закономерностей поляризации будем рассматривать только световой вектор — вектор напряженности электрического поля.

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества независимо излучающих атомов. Поэтому все ориентации вектора будут равновероятны. Такой свет называется естественным (рис. (а)).

Поляризованным светом называется свет, в котором направления колебания вектора каким-либо образом упорядочены.

Частично поляризованный свет (рис. (б))—свет спреимущественным направлением колебаний вектора .

Плоскополяризованный свет— свет в котором вектор колеблется только в одной, проходящей через луч плоскости (рис. (в) на предыдущей странице и рис. (а) и (б) на этой). Эта плоскость называется плоскостью поляризации.

Если концы вектора с течением времени описывают в плоскости, перпендикулярной лучу, окружность или эллипс (рис.(в)), то свет называется циркулярно или эллиптически поляризованным.

Степенью поляризации называется величина Р: где Imах и Imin — соответственно, максимальная и

минимальная интенсивности частично поляризованного света. Для естественного света I_mах = I_min и P=0, для плоскополяризованного I_min=0 и Р = 1.

Естественный свет можно преобразовать в плоскополяризованный, используя так называемые поляризаторы, пропускающие колебания только определенного направления. В качестве поляризаторов используются среды, анизотропные в отношении колебаний .

Закон Малюса.

Пропустим естественный свет с интенсивностью I_ест через поляризатор T₁. Колебание амплитуды А, совершающееся в плоскости, образующей с плоскостью поляризатора угол φ, можно разложить на два колебания с амплитудами A_||=Acosφ и A_┴ = Asinφ. Интенсивность прошедшей волны пропорциональна . В естественном свете все значения φ равновероятны, поэтому доля света, прошедшего через поляризатор, будет равна среднему значению , а интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через первый поляризатор Т₁:

.

Поставим на пути плоскополяризованного света второй поляризатор Т₂ (анализатор) под углом ψ к первому. Интенсивность I света, прошедшего через анализатор, меняется в зависимости от угла ψ по закону Малюса:

I =I₀ cos² ψ

Следовательно,интенсивность света, прошедшего через два поляризатора: , когда поляризаторы параллельны и I_mjn = 0, когда поляризаторы скрещены.

 

Поляризация света при отражении и преломлении.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков, то отраженный и преломленный лучи являются частично поляризованными.

В отраженном луче преобладают колебания перпендикулярные плоскости падения, а в преломленном — колебания, лежащие в плоскости падения.

Если угол падения равен углу Брюстера, который определяется соотно­шением tgi_В=n₂₁, то отраженный луч является плоскополяризованным. Преломленныйлуч в этом случае поляризуется максимально но не полностью. При этом отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны:

Степень поляризации отраженного и преломленного света при различных углах падения можно рассчитать из уравнений Максвелла, если учесть граничные условия для электромагнитного поля на границе раздела двух диэлектриков (Лекц.5, п.49).

Двойное лучепреломление.

Двойное лучепреломление — это 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 изкристалла выйдут два пространственно разделенных луча параллельных друг друга и падающему лучу. Даже в том случае, когда пучок падает на кристалл нормально, преломленный пучок разделяется на два:один из них является продолжением первичного (называется обыкновенным (о)), а второй отклоняется (называется необыкновенным (е)).

Направление в оптически анизотропном кристалле, по которому луч света распространяется, не испытывая двойного лучепреломления, называется оптической осью кристалла. Плоскость, проходящая через направление луча света и оптическую ось кристалла называется главной плоскостью кристалла.

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, о-луч распространяется по всемнаправлениям кристалла с одинаковой скоростью υ₀ = с/n₀ : показатель преломления n₀ для него есть величина постоянная, е-лучи распространяются по различным направлениям с разными скоростями υ_e = с/n_e: показатель преломления п_е необыкновенного луча является переменной величиной, зависящей от направления луча.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: