Естественный поляризованный свет.
З акон малюса
Рассмотренные явления интерференции и дифракции были объяснены с точки зрения волновой теории света. Это объяснение было верно в обоих случаях: являются ли волны поперечными или продольными. Однако существуют процессы, в которых проявляется различие между поперечными и продольными волнами. К таким явлениям относится явление поляризации света.
Из электромагнитной теории света непосредственно вытекает, что световые волны поперечны. Три вектора 
и скорость распространения 
взаимно перпендикулярны, составляя правовинтовую систему: 
.
Таким образом, электромагнитная (световая) волна поперечна.
|
, то направление
другого ( 
) определяется однозначно.
Явление поляризации доказывает поперечность электромагнитной волны.
Свет, излучаемый каким-либо телом, имеет сложную структуру. Световая волна, исходящая от светящегося тела, представляет собой наложение огромного количества волн (цугов), испускаемых отдельными атомами (молекулами) светящегося тела.
Атомы излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому направления световых колебаний в таких волнах не связаны друг с другом. В этой световой волне возможны, следовательно, световые колебания всевозможных направлений, но перпендикулярных направлению распространения волны.
|
|
|
Все эти направления колебаний равновероятны, и поэтому амплитуды колебаний в каждом направлении будут одинаковы.
Свет, в котором с равной вероятностью представлены все направления поперечных колебаний 
( ), называется естественным.
Как показывает опыт, некоторыми приемами можно не только ослабить колебания в каком-либо направлении, но даже совершенно их устранить.
Свет, в котором (а следовательно ) имеет одно единственное направление колебаний, называется плоско (или линейно) поляризованным.
Поляризованный луч характеризуется плоскостью поляризации и плоскостью колебаний.
Плоскость, в которой колеблется световой вектор , называется плоскостью поляризации.
Плоскость, в которой расположен вектор , называется плоскостью колебаний. Эти плоскости взаимно перпендикулярны (рис. 16.1.1).
Свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений, называется частично поляризованным.
Таким образом, можно выделить и тем самым доказать поперечность волны и определить плоскость колебаний. Для простоты рассмотрим механические волны.
Представим, что поперечная волна распространяется по шнуру к наблюдателю из-за плоскости и падает на решетку из параллельных прутьев. Т.о., зная направление прутьев можно определить и направление колебаний.
|
|
|
Ан < A (I ~ A 2)
Рис. 16.1.3
1. I уменьшается.
2. Изменение направления колебаний.
Аналогичный опыт можно провести и со световой волной.
Турмалин, кварц, исландский шпат пропускают световые колебания только определенного направления. Т.о, световая волна, прошедшая через них, окажется поляризованной.
Кристалл характеризуется оптической осью. Оптическая ось (ОО) – направление, относительно которого атомы кристаллической решетки расположены симметрично.
Рассмотрим классические опыты с турмалином (рис. 16.1.4).
Направим естественный свет перпендикулярно пластинке турмалина Т1, вырезанной параллельно оптической оси 00. Вращая кристалл Т1 (поляризатор П) вокруг направления луча, никаких изменений интенсивности прошедшего через турмалин света не наблюдаем. Если на пути луча поставить вторую пластинку турмалина Т2 и вращать ее вокруг направления луча, то интенсивность света, прошедшего через пластинки, меняется в зависимости от угла a между оптическими осями кристаллов по закону Малюса
Если оптические оси пластинок Т1 и Т2 параллельны, то они полностью пропускают колебания и на экране будет светлое пятно. Если же направление колебаний в поляризованном свете перпендикулярно к направлению колебаний, пропускаемых второй турмалиновой пластинкой, то свет будет полностью задержан. Это имеет место, когда оптические оси колебаний взаимно перпендикулярны.
|
|
|
Наконец, если направление колебаний в поляризованном свете составляет острый угол с направлением, пропускаемым пластинкой Т2, то колебания будут пропущены лишь частично.
Оптическое устройство, служащее для получения плоско поляризованного света, называется поляризатором (Т1 – поляризатор). С помощью второй пластинки Т2 можно определить направление плоскости колебания.
Приборы, служащие для анализа характера поляризации света, называются анализаторами (Т2).
Можно поляризующие устройства получить искусственным путем. Это так называемые поляроиды.
Поляроид (поляризованный светофильтр) – поляризатор в виде светофильтра, линейно поляризующего проходящий сквозь него свет.
Поляроид представляет собой тонкую (~0,05 мм) поляризующую свет пленку, заклеенную для защиты от механических повреждений и действия влаги между пластинками из стекла, ацетил целлюлозы и др.
|
|
|
Интенсивность прошедшей сквозь поляризатор волны пропорциональна 
, т.е. 
, где Iест – интенсивность колебания с амплитудой Аест естественного света. Следовательно, колебание, параллельное плоскости поляризатора, несет с собой долю интенсивности света, прошедшего через поляризатор, будет равна среднему значению 
, т.е. 1/2
, (16.1.1)
где 
- интенсивность света, прошедшего через поляризатор.
При вращении поляризатора вокруг направления естественного луча интенсивность - прошедшего света остается одной и той же, изменяется лишь ориентация плоскости колебаний светового вектора, выходящего из поляризатора.
Пусть на анализатор падает плоско поляризованный свет амплитуды Ао и интенсивности . Сквозь прибор пройдет составляющая колебания с амплитудой 
, где j - угол между плоскостью колебаний падающего света и плоскостью колебаний анализатора (угол между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора).
Следовательно, интенсивность I прошедшего света определяется выражением
.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 150; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!