Поляризація світла

РЕФЕРАТ

 

на тему:”Поляризація світла”

План

 

1. Природне і поляризоване світло

2. Поляризація світла при відбиванні. Закони Брюстера й Малюса

3. Подвійне променезаломлення. Звичайний і незвичайний промені. Призма Ніколя

4. Штучна оптична анізотропія. Обертання площини поляризації

1. Природне і поляризоване світло

 

В світлових хвилях вектори напруженості електричного поля  і магнітного поля  взаємно перпендикулярні і коливаються перпендикулярно до напрямку поширення вектора швидкості . Тому для повного опису стану поляризації світлового пучка необхідно знати поведінку лише одного з векторів. Таким вектором є світловий вектор – вектор напруженості  електричного поля. При дії світла на речовину дія електричної складової напруженості поля  перевищує дію магнітної складової  наближено в 100 разів.

Світлове випромінювання є сумарним електромагнітним випромінюванням величезної кількості атомів. Атоми випромінюють світлові хвилі незалежно один від одного, тому світлова хвиля, яка випромінюється тілом, характеризується різними напрямками коливання світлового вектора  (рис.1). В даному випадку рівномірний розподіл в просторі векторів  пояснюється великою кількістю атомарних випромінювачів, а рівність амплітуд  – однаковою середньою інтенсивністю випромінювання кожного з атомів.

Рис. 1

Розглянемо дві взаємно перпендикулярні монохроматичні хвилі, які поширюються вздовж додатного напрямку осі ОХ,

 

де  - циклічна частота, – хвильове число, Е₁, Е₂^– амплітуди  і , – спільна різниця фаз коливань  і ^.

Щоб знайти траєкторію результуючого коливання світлового вектора при додаванні двох взаємно перпендикулярних коливань, визначимо  з рівняння для :

=, (2)

тоді

 (3)

Оскільки

то

Піднесемо до квадрату рівняння (4), одержимо:

 (4)

Отримане співвідношення (4) є рівнянням еліпса, довільно орієнтованого відносно осей ОУ і OZ. Отже, кінець вектора  в кожній точці поля описує еліпс, який лежить у площині, перпендикулярній до осі ОХ. Така хвиля називається еліптично поляризованою.

Якщо  де (m= 0,1,2,…), то отримуємо рівняння еліпса, орієнтованого відносно осей ОХ і OY:

 (5)

Схематично на рис.2 зображено еліптично поляризовану хвилю.

При  еліпс перетворюється в коло. Така хвиля називається поляризованою по колу.

 

Рис.2

Якщо внаслідок яких-небудь зовнішніх впливів появляється переважаючий напрямок коливань вектора , то світло частково поляризоване.

Площина, в якій відбувається коливання вектора , називається площиною поляризації.

За міру ступеня поляризації приймають вираз

 (6)

де і - відповідно, максимальна і мінімальна інтенсивність світла, що відповідають двом перпендикулярним компонентам вектора .

Для природного світла = і P=0. Для плоскополяризованого - =0 і P=1. Для еліптично поляризованого світла поняття ступеня поляризації не застосовується (у такого світла коливання повністю впорядковані).

Плоскополяризоване світло можна отримати з природного за допомогою приладів, які називаються поляризаторами. Ці прилади вільно пропускають коливання, паралельні до площини поляризації, яка називається головною площиною, і повністю або частково затримують коливання, які перпендикулярні цій площині. В ролі поляризаторів можуть бути лише анізотропні середовища в яких в різних напрямках проявляються різні оптичні властивості. Одним із природних кристалів, які використовуються як поляризатори, може бути турмалін.

Прилади, за допомогою яких виявляють поляризацію світла, називають аналізаторами. Роль аналізаторів виконують прилади, за допомогою яких одержують лінійно поляризоване світло (рис.3). Будь-який поляризатор може бути аналізатором і навпаки.

Рис.3