Поляризация света Лекция 14 Зима 2011 г. Лектор Чернышев А.П.

Поляризованным называется свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-либо образом упорядочены.

Плоскость, в которой колеблется световой вектор в плоскополяризованной волне, называется плоскость колебаний. Перпендикулярная к ней плоскость, в которой колеблется вектор H, называется плоскость поляризации. Поляризаторы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости, которая называется плоскость поляризатора.

Закон Малюса Этьен Луи Малюс (фр. Étienne Louis Malus) (23 июля февраля 1812) французский инженер, физик и математик.

Естественный свет Естественный свет можно представить как суперпозицию (сумму) двух некогерентных плоскополяризованных волн с взаимно ортогональными плоскостями поляризации. Направление этих двух взаимно ортогональных плоскополяризованных волн совершенно несущественно.

Поместим на пути луча естественного света два поляризатора. Второй поляризатор часто называют анализатором. Тогда интенсивность прошедшего света равна

Степень поляризации Частично-поляризованный свет

Степень поляризации P

Эллиптически поляризованный свет

Поляризация света при отражении и преломлении Закон Брюстера

Дэвид Брюстер, сэр (англ. Sir David Brewster; 11 декабря февраля 1868) шотландский физик

Угол Брюстера

Вывод формулы (2)

Двойное лучепреломление Оно заключается в том, что падающий на прозрачный кристалл пучок света разделяется внутри кристалла на два пучка, распространяющиеся, вообще говоря, в различных направлениях и с разными скоростями.

Поляризация света при двойном лучепреломлении Упавший на кристалл луч разделяется внутри кристалла на два луча: обыкновенный «о» ( только в одноосных кристаллах) и необыкновенный «е» (в одноосных и двуосных кристаллах).

Двоякопреломляющая среда Двоякопреломляющая среда должна иметь некоторое количество ориентированных несферических молекул. Ясно, что кубический кристалл, имеющий симметрию куба, не может быть двоякопреломляющим. А вот длинные игловидные молекулы содержат несимметричные молекулы, и в них легко наблюдать двойное лучепреломление.

У одноосных кристаллов есть направление, вдоль которого лучи не разделяются и имеют одинаковую скорость. Это направление называется оптической осью. Любая плоскость, проходящая через оптическую ось, называется главным сечением или главной плоскостью кристалла. Обыкновенный и необыкновенный лучи полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях.

Плоскость колебаний обыкновенного луча перпендикулярна к главному сечению кристалла; в необыкновенном луче колебания светового вектора происходят в главном сечении кристалла. Поэтому скорость обыкновенного луча всегда одинакова и равна

Необыкновенный луч 1 имеет скорость луч 2 имеет скорость скорость луча 3 имеет промежуточное значение.

Одноосные кристаллы характеризуются: показателем преломления обыкновенного луча n o =c/v o ; показателем преломления необыкновенного луча n e =c/v e (перпендикулярного к оптической оси). У положительных кристаллов v o > v e, у отрицательных v o < v e :

Способ построения волновой поверхности

Характерные примеры волновых поверхностей Свет падает вдоль оптической оси.

Свет падает под углом к оптической оси eo

Свет падает перпендикулярно оптической оси e o

Интерференция поляризованных лучей Пусть свет падает перпендикулярно оптической оси

Лучи, полученные от естественного света, не будут интерферировать, т.к. принадлежат к разным цугам волн. Интерференцию света можно наблюдать, если на пластину падает плоскополяризованный свет.

Дихроизм

Искусственное двойное лучепреломление (искусственная анизотропия). 1.Воздействие напряжений (Н/м 2 ) 2.Наблюдается в аморфных прозрачных телах и кристаллах кубической системы.

2. Эффект Керра в жидкости и в аморфных телах Двойное лучепреломление возникает под действием электрического поля:

Время срабатывания ячейки Керра ~ c. B – постоянная Керра (для каждого вещества – своя). Она зависит еще и от длины волны света и от температуры.