Лекція 21. Поляризація

Природне і поляризоване світло

Як випливає з теорії Максвелла, електромагнітна хвиля є поперечною. В ній вектори напруженості електричного та магнітного полів взаємно перпендикулярні і коливаються перпендикулярно вектору швидкості розповсюдження хвилі. Вектори напруженості електричного та магнітного полів синфазні, тому для описання явища поляризації світла можна розглядати лише один з цих векторів. Оскільки за світлову дію на око людини, чи дію на фотопластинку відповідає вектор напруженості електричного поля і взагалі при дії світла на речовину основне значення має електрична складова електромагнітної хвилі, то розглядають саме вектор напруженості електричного поля , який називають світловим вектором.

Світло являє собою електромагнітне випромінювання великої кількості атомів. При цьому кожний атом випромінює хвилі незалежно один від одного. Тому світлова хвиля, що випромінюється тілом, характеризується різноманітними рівноімовірними напрямами коливаннями світлового вектора , (рис.1 а).

а. б. в.

Рис.1

Для випадку (рис.1 а) рівномірний розподіл світлових векторів пояснюється великою кількістю атомарних випромінювачів, а рівність амплітудних значень вектора , однаковою в середньому інтенсивністю випромінювання кожного атома. Світло з рівноімовірними орієнтаціями вектора , (відповідно і,) в просторі називається природним світлом(рис.1 а).Світло, в якому напрям коливань світлового вектора якимось чином упорядкований, називається поляризованим світлом. Площина, яка проходить через напрям коливань світлового вектора плоскополяризованої хвилі і напрям розповсюдження, називається площиною поляризації.

Види поляризованого світла

Якщо якийсь напрям коливань вектора , переважає, світло буде частково поляризованим (рис.1б).

Світло, в якому вектор , коливається тільки в одному напрямі (перпендикулярному до променя) називається плоскополяризованим (лінійно поляризованим).

Світло, в якому вектор ,змінюється з часом так, що його кінець описує еліпс розташований в площині перпендикулярній до променя, називається еліптично поляризованим світлом.

Світло, в якому вектор , змінюється з часом так, що його кінець описує коло розташоване в площині перпендикулярній до променя, називається циркулярно поляризованим світлом або поляризованим по колу світлом. (Раніше в темі «Коливання» розглядалось складання взаємно перпендикулярних коливань з однаковою частотою).

Характеристики, закони поляризованого світла

Ступінь поляризаціїсвітла (Р)- ФВ, яка визначається:

(1)

Де - та –максимальна та мінімальна інтенсивності світла, що відповідає двом взаємно перпендикулярним компонентам вектора . Для природного світла = Р=0. Для плоскополяризованого світла , Р=1.

Природне світло можна перетворити в плоско поляризоване за допомогою поляризаторів. В якості поляризаторів використвують середовища анізотропні по відношенню до коливань вектора , наприклад, кристали. З природних кристалів використовують турмалін, вирізаний паралельно його оптичній осі у формі пластинок. Поляризатори пропускають коливання лише певного напряму, наприклад, коливання паралельні площині поляризації і повністю затримують коливання перпендикулярні до цієї площини. Розглянемо класичні досліди з турмаліном , рис.2

О₁

О₂

О₁

О₂

Рис.2

При обертанні пластинки кристала Т₁ (її називають поляризатор) навколо променя ніяких змін інтенсивності світла, що проходить крізь нього не спостерігаємо. Якщо на шляху променя поставити другу таку ж саму пластинку турмаліну Т₂ (її називають аналізатор), то інтенсивність світла, що пройшло її, змінюється залежно від кута між оптичними осями кристалів згідно закону Малюса

, (2)

де І_А – інтенсивність світла, що вийшло із аналізатора, І_Р - інтенсивність світла, що вийшло із поляризатора і падає на аналізатор. Аналізатор потрібний для аналізу поляризованого світла, тому що фотопластинка чи око людини не реагує на поляризацію світла, а реагує лише на інтенсивність світла. Поляризатор перетворює природне світло в поляризоване , а аналізатор слугує для аналізу ступеня поляризації. Поляризатор і аналізатор однакові. Їх можна міняти місцями. Якщо через поляризатор проходить природне світло інтенсивністю І₀, то з нього виходить плоско поляризоване світло інтенсивність якого

= = (3)

Тому інтенсивність світла, що пройшло через поляризатор і аналізатор

= (4)

Звідки = - поляризатор і аналізатор паралельні, = 0 – поляризатор і аналізатор зхрещені.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Групові	\|	Подвійне променезаломлення

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.