Получение и исследование поляризованного света

 

Цель работы: ознакомление с методами получения линейно-поляризованного света и некоторыми его свойствами, проверка закона Малюса, определение угла Брюстера и показателя преломления вещества.

 

ВВЕДЕНИЕ

Свет представляет собой электромагнитные волны. Как известно, плоская электромагнитная волна является поперечной: вектор напряжённости электрического поля и вектор напряженности магнитного поля (или ) взаимно перпендикулярны и располагаются в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны (лучу). Химическое и биологическое действие света связано с вектором , поэтому вектор напряжённости электрического поля называют световым.

Естественный свет представляет собой совокупность волн, излучаемых независимо друг от друга множеством атомов и молекул, с разными фазами и с различными равновероятными направлениями вектора . При некоторых условиях возможно получить такое поведение вектора , когда, за период колебаний конец этого вектора описывает замкнутую линию - эллипс, круг или прямую. Такой свет называется полностью поляризованным, а в зависимости от того, какую линию описывает конец вектора , различают эллиптически, по кругу и линейно (плоско)-поляризованный свет.

Глаз не отличает естественный свет от поляризованного, но имеется целый ряд явлений, свойственных только поляризованному свету, благодаря которым он и обнаруживается. Источниками линейно-поляризованного света являются лазеры. Получение поляризованного света из естественного возможно при разнообразных физических эффектах прохождении света через анизотропные среды, отражении от поверхности диэлектриков в др. Устройства для получения поляризованного света называют поляризаторами. Плоскость колебаний электрического вектора в волне, прошедшей через поляризатор, называется плоскостью поляризатора.

Степень поляризации Р света, прошедшего через поляризатор, определяется соотношением:

(1)

где - минимальная интенсивность света;

- максимальная интенсивность света.

Всякий поляризатор может быть использован для исследования поляризованного света, т.е. в качестве анализатора. Пусть на анализатор падает линейно-поляризованная волна с амплитудой напряжённости электрического поля , а плоскость колебаний этой волны образует с плоскостью главного сечения поляризатора угол j (рис. 1).

 

Интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды напряжённости электрического поля: . В световой волне на выходе анализатора амплитуда напряжённости электрического поля равна , а интенсивность света:

(2)

Соотношение (2) отражает закон Малюса.

Способы получения плоскополяризованного света:

1. Отражение света от поверхности диэлектрика. Отражённый от диэлектрика свет всегда частично поляризован. Степень поляризации отражённого луча зависит от относительного показателя преломления и от угла падения a. При падении луча естественного света ( ) на плоскость под углом Брюстера отражённый луч полностью поляризован, а преломлённый - максимально поляризован. Соотношение

(3)

отражает закон Брюстера. Плоскость колебаний вектора в отражённом свете перпендикулярна плоскости падения.

Существование угла Брюстера легко понять, если учесть, что отражённая волна - результат излучения электромагнитных волн электронами среды, совершающими колебания под действием преломлённой волны. В случае ортогональности отражённой и преломлённой волн: колебания электронов, возбуждаемые компонентой , совпадают по направлению с отражённой волной и их излучение не даст вклада в её интенсивность. В результате в отражённой волне отсутствует компонента (рис. 2).

Если на диэлектрик под углом Брюстера падает плоскополяризо-ванный свет, у которого вектор лежит в плоскости падения, то отраженный луч будет отсутствовать (рис. 3). Именно это свойство используется в данной работе.

 

2. Преломление света в стопе стеклянных пластин. Для увеличения степени поляризации проходящего света используют стопу стеклянных пластин, расположенных под углом Брюстера к падающему свету. В этом случае можно получить практически полностью поляризованный свет.

3. Двойное лучепреломление.

Некоторые кристаллы обладают свойством двойного лучепреломления. Преломляясь в таком кристалле, световой луч разделяется на два линейно-поляризованных луча со взаимно перпендикулярными направлениями колебаний. Один из лучей называется обыкновенным (о), второй - необыкновенным (е). Обыкновенный луч подчиняется закону преломления, а необыкновенный - нет. Отклоняя один из лучей в сторону, можно получить на выходе линейно-поляризованный свет (призма Николя).

4. Поляроиды.

В некоторых кристаллах (турмалин) одна из преломленных волн поглощается больше чем другая (явление дихроизма). Это явление положено в основу действия поляроидов, одного из видов поляризаторов. Поляроиды представляют собой обычно тонкие целлулоидные пленки с введенными в них одинаковым образом ориентированными кристалликами сульфата йодистого хинина (герапатит). Пленка защищена от механических повреждений и действия влаги пластинками из стекла.

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. III Исследование функционального развития чувствительности
2. III. Исследование прекардиальной области.
3. III. ОБЪЕКТИВНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
4. IX.4. Исследование энергии мысли
5. IX.6. Исследование коллективной мысли
6. А. Обзорно-аналитическое исследование.
7. Анализ функциональной схемы, получение ЧМ колебаний.
8. БИЛЕТ 25. Феноменология поглощения и дисперсии света.
9. БЛОК 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СФОРМИРОВАННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
10. Больному следует провести пальцевое исследование прямой кишки.
11. В данном порядке главного дифракционного максимума наибольший угол дифракции будет у света с большей длиной волны в вакууме, то есть красный свет будет дифрагировать сильнее, чем фиолетовый.
12. В каком из перечисленных случаев в светлое время суток требуется включение ближнего света фар для обозначения транспортного средства?