Краткие теоретические сведения
Пусть электромагнитная волна (свет) распространяется вдоль координатной оси z (рис.7.1). В силу поперечности электромагнитной волны, напряженность электрического поля (вектор Е) колеблется в плоскости х, у. Если ориентация вектора Е меняется хаотично, свет называютнеполяризованным илиестественным. Если ориентация вектора Е изменяется упорядоченно, свет называютполяризованным.Промежуточный случай - частично поляризованный свет. Различают следующие виды поляризации: Линейная илиплоская поляризация: в заданной точке пространства конец вектора Е движется по прямой линии, перпендикулярной направлению распространения света. Если изобразить «мгновенную фотографию» векторовЕ, начинающихся на одном луче (ось z на рис.6.1), то все эти векторы окажутся в одной плоскости, называемойплоскостью поляризации света. Эллиптическая поляризация (в частном случае круговая): конец вектора Е движется по эллипсу (в частности - по окружности). Линейную поляризацию также можно считать частным случаем эллиптической поляризации. Волну с эллиптической поляризацией можно представить как суперпозицию двух волн с линейными поляризациями (рис.7.2) В зависимости от соотношения амплитуд Еmx, Еmy и от разности фаз d колебаний компонент Еx и Еy получаются различные виды поляризации. Линейная: Ex=0 или Ey=0 или d=pm. Эллиптическая:Е ¹ О; Еy ¹ 0; d ¹ pm. Круговая: амплитуды колебаний Еx и Ey одинаковы,Emx = Emx,d =± p/2. Неполяризованный свет: амплитуды Еmx и Emy одинаковы, при этом d хаотически изменяется в широких пределах, т.е. колебания Еmx и Еmy некогерентны. В этом случае все направления в плоскости х, у эквивалентны. Если Emx ¹ Emy и колебания Emx и Emy некогерентны, получаем свет с частичной поляризацией, который можно представить как суперпозицию поляризованного света с интенсивностью Iпол и естественного света с интенсивностью Iест (рис.7.3): I = Iпол + Iест (7.0) Степенью поляризации Р частично поляризованного света называется доля поляризованного света в полной интенсивности излучения: (7.1) Для поляризованного излучения Р =1, для естественного света Р =0. Измерять Р можно с помощью поляризатора-анализатора. Лампы накаливания, люминесцентные излучатели, газоразрядные и многие другие источники света дают неполяризованный (естественный) свет. Свет с линейной поляризацией дают некоторые типы лазеров. Используя различные оптические явления и (или) анизотропные материалы (кристаллы) можно из естественного света получить свет с желаемой поляризацией. Поляризатор - прибор, пропускающий излучение с определенным направлением колебаний вектора Е (это направление называют плоскостью поляризатора) и задерживающий излучение с другими направлениями колебаний. Если на поляризатор падает линейно поляризованный свет с вектором напряженностиЕ, и плоскость поляризации света составляет угол a с плоскостью поляризатора, то в волне, прошедшей черезидеальный поляризатор, останется только компонента Е1 , параллельная плоскости поляризатора (рис.7.4): Е1 = Е cosa ; E2 = 0. Поскольку интенсивность пропорциональна среднему квадрату напряженности, то для интенсивности линейно поляризованного света, прошедшего через идеальный поляризатор, получаем соотношение, называемое законом Малюса: I1 = Iсоs2a . (7.2) При падении на поляризатор естественного света, в прошедшей волне останется одна из компонент колебаний, параллельная плоскости поляризатора, т.е. естественный свет превращается в линейно поляризованный. Интенсивности, соответствующие ортогональным колебаниям, в естественном свете одинаковы, и каждая из них равна половине общей интенсивности Iест После поляризатора имеем волну с интенсивностью одной из ортогональных компонент: (7.3) При падении на поляризатор частично поляризованного света интенсивность прошедшего света зависит от ориентации поляризатора более сложно. Обращаясь к рис.7.3 и учитывая (7.2) и (7.3), найдем: При a=0 интенсивность максимальна, при a=p/2 - минимальна: Поворачивая идеальный поляризатор вокруг оси z и измеряя интенсивность прошедшего света, можно найти степень поляризации падающего света: (7.4) Неидеальный поляризатор имеет коэффициент пропускания k1 < 1 для колебаний, параллельных плоскости поляризатора, и коэффициент пропускания k2 < k1 для колебаний, перпендикулярных ей. Естественный свет по прохождении через такой поляризатор становится частично поляризованным со степенью поляризации (7.5) Анализатор - так часто называют поляризатор, используемый для анализа поляризации излучения. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|