Поляризация света

| Категория реферата: Рефераты по физике
| Теги реферата: сочинение 3, скачать бесплатно шпоры
| Добавил(а) на сайт: Tipalov.

Распространение света через турмалин. Вырежем из кристалла турмалина пластинку, плоскость которой параллельна одному из определенных направлений кристаллической решетки, называемой осью , и направим сквозь пластинку свет перпендикулярно к поверхности пластинки. Опыт показывает , что турмалин превращает естественный свет в линейно-поляризованный, задерживая половину его, соответствующую той слагающей электрического вектора, которая перпендикулярна к оси кристалла, так что за кристаллом окажутся волны, направление электрического вектора которых параллельно оси кристалла.
Кристалл , т.о. , выделяет из света со всевозможными ориентациями Е ту часть, которая соответствует одному определенному направлению E.

Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков. Явление поляризации света , т.е. выделения световых волн с определенной ориентацией электрического ( и магнитного ) вектора имеет место и при отражении или преломлении света на границе двух изотропных диелектриков.

Пусть параллельный пучок естественного света падает на стеклянное зеркало. Отраженный свет исследуется при помощи турмалина. Поляризация света, отраженного от диэлектрика, оказывается частичной. При изменении угла наклона зеркала к лучу изменяется доля поляризованного света . При определенном значении угла [pic](угол Брюстера) отраженный свет оказывается полностью поляризованным. Величина этого угла полной поляризации зависит от относительного показателя преломления n и определяется, как установил
Брюстер, соотношением

tg[pic]=n (11).

Исследование показывает, что электрический вектор в отраженном свете в случае полной поляризации колеблется перпендикулярно к плоскости падения.

Преломленный свет также частично поляризован и притом так, что колебания происходят преимущественно в плоскости падения. При падении под углом Брюстера поляризация преломленных лучей максимальная, но далеко не полная (для обычного стекла она составляет около 15%).

Двойное лучепреломление и поляризация при прохождении через кристалл исландского шпата. Если на кристалл исландского шпата ([pic]) падает узкий пучок света, то, преломляясь, он дает два пучка несколько различного направления. Если падающий пучок достаточно узок, а кристалл достаточно толст, то из него выходят два пучка, параллельных первоначальному и вполне разделенных пространственно. Один из лучей называют обыкновенным (о), а другой – необыкновенным (е).

В кристалле исландского шпата существует одно направление , вдоль которого оба преломленных луча распространяются не раздваиваясь и с одной скоростью. Направление это принято называть оптической осью кристалла.
Плоскость , проходящая через оптическую ось и волновую нормаль распространяющихся волн, носит название главной плоскости.

Пусть световой пучок нормально падает на естественную грань кристалла. Из кристалла выйдут два луча , лежащие в главной плоскости и параллельных падающему. Оба луча вполне поляризованны во взаимоперпендикулярных направлениях. Колебания вектора обыкновенной волны проходят перпендикулярно к главной плоскости, а необыкновенной – в главной плоскости.

Эллиптическая и круговая поляризация света. Рассмотрим результат сложения двух когерентных световых волн, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных направлениях, имеющих разную амплитуду и обладающих некоторой разностью фаз. Мы легко можем осуществить подобный случай на опыте. Свет определенной длины волны , прошедшей через поляризатор, пропустим через кристаллическую пластинку толщины d , вырезанную из одноосного кристалла параллельно его оптической оси (рис 1) , причем допустим, что направление пучка перпендикулярно к боковой поверхности пластинки.

Рис. 1.

Сквозь пластинку будут распространяться в одном направлении, но с разной скоростью две волны, поляризованные в двух взаимоперпендикулярных направлениях, которые принято называть главными направлениями кристаллической пластинки. У одной из волн электрические колебания направленны вдоль оптической оси кристалла, например по CC ( необыкновенный луч, показатель преломления [pic]) , у другой – перпендикулярно к оси , т.е. по BB ( обыкновенный луч, показатель преломления [pic]).

Если направление колебаний электрического вектора в падающем поляризованном свете составляет угол a с одним из главных направлений пластинки, то амплитуды колебаний в необыкновенной и в обыкновенной волнах будут соответственно равны

[pic] [pic],

где [pic] - амплитуда падающей волны. Пройдя через через толщу пластинки [pic], эти две волны приобретут разность хода , равную [pic].
Следовательно, обыкновенная волна отстает по фазе от необыкновенной на на величину

[pic] (12)

Сложение двух взаимно перпендикулярных колебаний с разными амплитудами и разностью фаз приведет к формированию эллиптического колебания, т.е. колебания, при котором конец результирующего вектора описывает эллипс в плоскости волнового фронта с той же угловой частотой [pic], с которой совершаются исходные колебания.

Действительно, колебания в волнах, прошедших пластинку, описиваются соотношениями

[pic]

[pic] (13)

[pic]

Исключая из этих уравнений [pic] получим

[pic], (14)

т.е. уравнение эллипса . Форма эллипса и ориентация его относительно осей [pic] и [pic] зависят от значений [pic] и [pic].

Т.о. получилаем световую волну, концы векторов E и H которой описывают эллипсы. Такой свет называется эллиптически- поляризованным.