Принципы управления оптическими устройствами

К оптически активным относятся вещества, способные воздействовать на поляризованный свет. Оптическая активность бывает естественной (присущей самому веществу без посторонних воздействий) и искусственной (приобретаемой при воздействии извне). Суть этого явления заключается в упорядоченности ориентации векторов напряженностей электрического (Е) и магнитного (Н) полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу (рисунок 6.24).

Рисунок 6.24  Поляризация света

Электромагнитная природа света отражается в колебаниях двух векторов (Е и Н) во взаимно перпендикулярных плоскостях, в направлении распространения светового луча (поскольку направление векторов Е и Н взаимно перпендикулярны, далее будет рассматриваться ориентация только вектора Е).

Если в излучении присутствуют колебания широкого оптического диапазона (например, в дневном свете), то такой свет не поляризован, так как ориентация вектора Е не упорядочена. При сложении гармонических колебаний результирующий вектор для любого момента времени равен сумме всех векторов, учитывающей их величины и направления в данный момент. Поэтому сложение направленных в разные стороны векторов, меняющих к тому же свою величину с различными частотами, дает хаотическую ориентацию результирующего вектора Е.

Даже если взять колебания одной частоты, но с непостоянными соотношениями по фазе, то и в этом случае свет не будет поляризован, так как меняющееся расхождение фаз даст неупорядоченную ориентацию результирующего вектора Е. Только колебания постоянной частоты с неизменным фазовым сдвигом (а именно такие колебания называют когерентными) дают упорядоченность ориентации результирующего вектора Е.

Результирующий вектор любого направления можно разложить в прямоугольной системе координат на две составляющие - х и у. В общем случае синусоидальные колебания этих составляющих могут иметь фиксированное расхождение по фазе. При этом траектория движения конца результирующего вектора будет описываться (в плоскости, перпендикулярной направлению светового луча) уравнением эллипса. В случае расхождения фаз на 90° эллипс будет превращаться в круг, а при разности фаз 0 или 180° - вырождаться в прямую. Любой из этих (а также промежуточных) случаев свидетельствует об упорядоченной ориентации вектора Е и, следовательно, о том, что свет поляризован (т.е. направлен, от греч. polos - полюс, ось, направление).

С учетом изложенного выше различают линейную поляризацию света, когда Е сохраняет постоянную ориентацию плоскости поляризации (плоскостью поляризации называется плоскость, в которой лежат Е и световой луч), эллиптическую поляризацию света, при которой конец вектора Е описывает эллипс в плоскости, перпендикулярной лучу, и круговую поляризацию света, когда конец вектора Е описывает окружность.

Особенности взаимодействия поляризованного света с веществами и оптическими средами лежат в основе работы поляризационных светофильтров, модуляторов света, оптических затворов, устройств считывания информации с магнитооптических дисков и др.

Это естественное свойство некоторых веществ вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них линейно поляризованного света. Оптически активные вещества бывают двух типов. У веществ первого типа (к которым относят камфору, винную кислоту и др.) оптическая активность обусловлена несимметричным строением молекул. Вещества второго типа (кварц, киноварь) оптически активны только в кристаллическом состоянии, что связано с асимметрией сил, связывающих молекулы и ионы в кристаллическую решетку. Искусственная (наведенная) оптическая активность возникает в магнитном поле.

Майкл Фарадей открыл (в 1845 г.) эффект вращения плоскости поляризации света при его распространении в намагниченном веществе. Эффект Фарадея максимален, если свет распространяется параллельно намагниченности среды. Ферромагнитные вещества, используемые в магнитооптике для записи информации, при отражении считывающего лазерного луча поворачивают плоскость его поляризации в ту или иную сторону на небольшой угол, в зависимости от направления намагниченности опрашиваемого участка.

⇐ Предыдущая35363738394041424344Следующая ⇒

Поделиться: