- •Поляризация света Основные вопросы темы:
- •Электромагнитые волны. Уравнение электромагнитной волны. Свет как электромагнитная волна
- •Естественный и поляризованный свет.
- •Линейно поляризованный свет
- •3. Основные методы получения поляризованного света:
- •3.1. Поляризация света при отражении от диэлектрика. Закон Брюстера.
- •3.2. Двойное лучепреломлении. Призма Николя.
- •3.3. Дихроизм поглощения и его использование для получения поляризационного света.
- •4.Прохождение света через поляризаторы. Закон малюса.
Естественный и поляризованный свет.
Световые волны поперечны, т.е. векторы
напряженности электрического поля
,
магнитной индукции
и направление распространения волны,
которое связывают с направлением вектора
скорости волны
,
образуют тройку взаимно перпендикулярных
векторов (рис. 1). Часто направление
распространения волны называют световым
лучом, каждому световому лучу
соответствует своя электромагнитная
волна.
В любой взятой на луче (на направлении распространения) точке ориентация (направление колебаний) пары векторов и в плоскости, перпендикулярной световому лучу (в плоскости наблюдения), может изменяться со временем. В зависимости от характера такого изменения различают естественный и поляризованный свет.1
Свет
называется линейно или плоско
поляризованным, если вектор
в плоскости наблюдения не изменяет
своей ориентации (направления колебаний)
с течением времени. Иначе говоря,
вектор
всегда находится в одной и той же
пространственной плоскости, образованной
этим вектором и направлением распространения
волны. Эта плоскость называется плоскостью
поляризации или плоскостью колебаний
световой волны (плоскость (
,
))
(рис. 2, на нем показано распределение
напряженности электрического поля и
магнитной индукции в пространстве для
некоторого момента времени в линейно
поляризованной световой волне, плоскость
(
,
)
– плоскость поляризации – совпадает
с плоскостью листа).
Свет называется эллиптически поляризованным, если конец вектора в плоскости наблюдения за время, равное периоду световых колебаний, описывает эллипс.
Линейная поляризация – частный случай эллиптической (эллипс вырождается в отрезок прямой).
Другой частный случай – круговая поляризация. При этом конец вектора описывает окружность.
Перечисленные виды поляризации иллюстрируются на нижеследующем рисунке (рис.3).
Рис. 3.
Естественный свет – свет, испускаемый обычными источниками – солнцем, пламенем, электрической лампочкой и др.
Такой
свет можно рассматривать как совокупность
множества линейно поляризованных волн
с одинаковыми амплитудами и всеми
возможными ориентациями вектора
в плоскости наблюдения (рис.4).
На рис.5 показана символика, используемая для различия естественного и линейного поляризованного света.
Линейно поляризованный свет
а)
б)
в)
Рис.5
В нижней части рис.5, а, изображается в виде параллельных линий, перпендикулярных световому лучу, рис. 5, б – в виде точек на луче ( перпендикулярен плоскости листа).
3. Основные методы получения поляризованного света:
3.1. Поляризация света при отражении от диэлектрика. Закон Брюстера.
При
определенном угле падения αбр,
который называется углом Брюстера
(углом полной поляризации) отраженная
волна будет полностью линейно поляризована
в плоскости, перпендикулярной плоскости
падения. Плоскость падения – это
плоскость, образованная лучом, падающим
на границу раздела 2х сред, и перпендикуляром
к этой границе, проведенным в месте
падения луча (на рис. 6 эта плоскость
совпадает с плоскостью листа). Угол
Брюстера определяется из следующей
формулы:
(4)
Она известна, как закон Брюстера, n1 и n2 – абсолютные показатели преломления первой и второй сред.
Преломлённая
волна не поляризована. Чтобы при падении
естественного света прошедшая волна
стала полностью поляризованной,
используют стопку плоскопараллельных
пластинок (Рис. 7). В результате
многократного отражения полностью
отражаются волны одной линейной
поляризации (перпендикулярной плоскости
падения), и полностью проходят во вторую
среду волны другой линейной поляризации
(параллельной плоскости падения).
Стопка параллельных пластинок позволяет получить максимально возможный выход линейно поляризованного света (до 50%) каждой из этих поляризаций.
Устройства, позволяющие получить из естественного линейно поляризованный свет называются поляризаторами. Показанная стопа параллельных пластин – один из видов поляризаторов.
