Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Изучение поляризации света

Читайте также:
  1. II. Изучение нового материала
  2. III) Изучение нового материала.
  3. III. Изучение геологического строения месторождений и вещественного состава руд
  4. III. Изучение геологического строения месторождений и вещественного состава сырья
  5. VI. Изучение технологических свойств сырья
  6. Абсолютный Конец Света
  7. Антихрист и конец Света

Цели работы

1) Изучение явления поляризации света.

2) Экспериментальная проверка закона Малюса.

3) Измерение угла Брюстера.

 

Теоретическое введение

Поляризация свойственна только поперечным волнам. К их числу относятся и электромагнитные волны. Как известно, электромагнитная волна характеризуется двумя взаимно перпендикулярными колеблющимися векторами напряженностей электрического Е и магнитного Н полей, которые образуют с направлением распространения волны, т. е. с волновым вектором k, правую тройку. Выражение вектора Пойнтинга S=[EH], т. е. плотности потока электромагнитной энергии, через Е и Н, также указывает на поперечность электромагнитной волны (S параллелен k).

Если пространственная ориентация вектора напряженности электрического поля со временем не меняется или изменяется некоторым упорядоченным образом, то свет называется поляризованным. Если колебания вектора Е происходят в одной и той же плоскости, то волна называется плоскополяризованной (или линейно поляризованной), а сама эта плоскость, образуемая векторами Е и k, именуется плоскостью поляризации.

Обычные источники света испускают естественный свет, в котором напряженность электрического поля хаотически изменяет свое направление, оставаясь перпендикулярной к волновому вектору k. Существует также частично поляризованный свет, представляющий собой смесь естественного света с плоскополяризованным.

Плоскополяризованный свет можно получить из естественного, пропуская его через поляризатор. Этот прибор свободно пропускает волны, в которых вектор Е колеблется параллельно так называемой плоскости пропускания поляризатора, но задерживает волны с колебаниями вектора Е, перпендикулярными к этой плоскости.

Если в падающей на поляризатор плоскополяризованной волне амплитуда вектора Е составляет угол φ с плоскостью пропускания поляризатора, то амплитуда прошедшей через поляризатор волны (см. рис. 1) равна

Е п = Ео cos φ. (1)

 

Поскольку интенсивность световой волны пропорциональна квадрату ее амплитуды, то интенсивность после поляризатора дается формулой

,(2)

выражающей закон Малюса.

Рассмотрим наклонное (угол падения отличен от нуля) падение плоской электромагнитной волны на плоскую границу раздела двух однородных прозрачных сред (рис. 2). Плоскость, в которой лежат вектор n нормали к границе и волновой вектор k пад падающей волны, называется плоскостью падения. В этой же плоскости находятся и волновые векторы k отр отраженной и k пр преломленной волн. Обсудим сначала случай, когда наклонно падает

 

 


плоскополяризованная волна. Нас интересует коэффициент отражения R, т. е. отношение среднего (по времени) отраженного от поверхности потока энергии к падающему потоку. Как следует из формул Френеля (так называются соотношения, выражающие амплитуды полей отраженной или преломленной волны через амплитуду Е падающей волны), коэффициент отражения R зависит от угла между плоскостью падения и плоскостью поляризации волны. Удобно различать два случая поляризации: 1) (при этом вектор Е перпендикулярен плоскости падения), 2) (вектор Е лежит в плоскости падения). Соответствующие коэффициенты отражения равны

 

 

(3)

 

Здесь — угол падения, — угол преломления, а индексные символы и отмечают случаи, когда поле Е соответственно перпендикулярно или параллельно плоскости падения (в общем случае вектор Е может быть разложен на указанные два направления). Замечательным свойством обладает отражение света, падающего под таким углом, при котором (отраженный и преломленный лучи при этом взаимно перпендикулярны). Обозначим это значение, называемое углом полной поляризации или углом Брюстера, посредством. Написав и воспользовавшись законом преломления

,

получим

.(4)

 

Здесь и — показатели преломления сред (рис. 2).

При имеем и обращается в нуль. Поэтому при любом направлении поляризации света, падающего под этим углом, отраженный свет поляризован так, что электрическое поле в нем перпендикулярно к плоскости падения. Сказанное иллюстрирует рис. 2, где электрическое поле падающей волны представлено суммой двух взаимно перпендикулярных составляющих, из которых вектор лежит в плоскости падения (что отмечено на рисунке символом), а перпендикулярен к плоскости падения (отмечено символом). На аналогично ориентированные составляющие разложены и поля преломленной и отраженной волн.

Обращение в нуль при означает, что и при падении естественного света электрическое поле в отраженной волне будет перпендикулярно к плоскости падения: все компоненты с другой поляризацией при этом вообще не отразятся. Отметим, что в то время как отражение может приводить к полной поляризации естественного света, в преломленном свете полная поляризация не достигается ни при каком угле падения. Отметим также, что, как видно из формул (3), при всех углах падения (кроме и) выполняется неравенство. Это означает, что в отраженной (кроме) и преломленной волнах имеет место частичная поляризация.

 

Рис. 3


Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 73 | Нарушение авторских прав



mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.009 сек.)