Летающий спутник

Летающий спутник

Заработок для студента

Заработок для студента

 Заказать диплом

Заказать диплом

 Cкачать контрольную

Cкачать контрольную

 Курсовые работы

Курсовые работы

Репетиторы онлайн по любым предметам

Репетиторы онлайн по любым предметам

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Магазин студенческих работ

Магазин студенческих работ

Диссертации на заказ

Диссертации на заказ

Заказать курсовую работу или скачать?

Заказать курсовую работу или скачать?

Эссе на заказ

Эссе на заказ

Банк рефератов и курсовых

Банк рефератов и курсовых

Ядерная физика Физика атомного ядра Школьный курс физики Лабораторные работы по физике

Контрольная по физике. Второе полугодие

Естественный и поляризованный свет.

Волна, в которой направление колебаний электрического вектора (а, значит, и ) упорядочено каким-либо образом, называется поляризованной.

Если колебания вектора  происходят в одной плоскости, проходящей через волновой вектор , то говорят о плоско-поляризованной волне (синоним – линейная поляризация). Плоскость, в которой колеблется вектор,  называют плоскостью поляризации. Если вектор  (а, значит, и ) вращается в плоскости, перпендикулярной волновому вектору  с некоторой циклической частотой , при этом конец вектора  описывает эллиптическую траекторию в каждой точке волновой поверхности (фронта) волны, то такую волну называют эллиптически-поляризованной. Как частный случай, поляризованной по кругу (циркулярно-поляризованной), если вектор  описывает окружность.

Вращение по эллипсу (кругу) может происходить в двух направлениях – в зависимости от направления вращения вектора  различают правую и левую эллиптические (круговые) поляризации. Если наблюдатель смотрит навстречу распространения волны, и вектор  при этом вращается по часовой стрелке (правый винт), то поляризацию называют правой, в противном случае – левой.

Из рассмотренных видов поляризации – эллиптическая поляризация – наиболее общий вид поляризации волны. Линейная поляризация и круговая могут рассматриваться как частный случай эллиптической.

Оптические свойства анизотропной среды. Двойное лучепреломление Структура плоской монохроматической волны в анизотропной среде

По своим оптическим характеристикам кристаллы подразделяют на три группы

В общем случае волна, попадающая в кристалл из изотропной среды, разделяется внутри кристалла на две линейно поляризованные волны: обыкновенную, вектор  которой перпендикулярен главному сечению, и необыкновенную, вектор  которой лежит в главном сечении.

Построение Гюйгенса. Зная вид волновых поверхностей, можно с помощью принципа Гюйгенса определить направления обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле.

Интерференция поляризованных волн Искусственная анизотропия. Эффект Керра. Эффект Коттон-Мутона

Интерференция волн с взаимно перпендикулярными поляризациями

Искусственная анизотропия Анизотропия при деформациях Обычные прозрачные тела, не обладающие двойным лучепреломлением, при деформации сжатия или растяжения приобретают свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого направлена вдоль деформирующих сил. Экспериментально установили следующую связь между показателями преломления необыкновенной и обыкновенной волн в направлении ортогональном так называемой оптической оси, т.е. направления внешних сил деформации

Оптическая активность. Вращение плоскости поляризации При прохождении линейно поляризованного света через определённые вещества происходит поворот вектора  на некоторый угол. Вещества, обладающие такой способностью называются оптически активными.

Магнитное вращение плоскости поляризации Оптически неактивные вещества в магнитном поле становятся оптически активными и вращают плоскость поляризации света, распространяющегося в веществе вдоль силовых линий напряженности магнитного поля. Этот эффект называют эффектом Фарадея (1846 год).

Элементарная теория явления Зеемана Классическая теория Лоренца эффекта Зеемана является модельной теорией, в которой исповедуется модель атома как набора квазиупруго связанных с массивным ядром электронов, при этом собственные частоты колебаний электронов определяют спектральные линии излучения атома

 Обратный эффект Зеемана и явление Фарадея Эффект Зеемана наблюдается и на линиях поглощения. Вещество в газообразном агрегатном состоянии, например, пары металла, имеющее резкую спектральную линию поглощения помещают в сильное однородное магнитное поле. Пропуская мощный световой поток через абсорбирующее вещество, наблюдают расщепление линии поглощения при включении магнитного поля

Волну эллиптической поляризации можно разложить на две взаимно перпендикулярные линейно-поляризованные волны с взаимно ортогональными плоскостями поляризации – разложить на два ортогональных орта, совершающих гармонические колебания с постоянным сдвигом фазы (т.е. когерентные друг другу). В зависимости от значений сдвига фазы  между колебаниями и соотношения между амплитудами этих колебаний возникают разные виды эллиптических поляризаций (вспомним фигуры Лиссажу в теории колебаний). При сдвиге фазы , получаем линейно-поляризованный свет. Круговая поляризация возникает при сдвиге фаз  и равенстве амплитуд ортогональных колебаний. Если же фазы хаотически меняются во времени – получаем некогерентное сложение ортогональных колебаний одинаковой частоты. Такой свет носит название неполяризованного или естественного (см. условное изображение на рис.7.8.в). Именно такой свет излучают естественные тепловые источники, в которых громадное число некоррелированных, находящихся в хаотическом тепловом взаимодействии, атомов излучают волновые цуги со случайными направлениями электрического вектора , с фазой хаотически меняющейся в каждом процессе излучения. Резюмируя вышесказанное, можно дать точное определение естественного света.

Статистическая смесь плоско-поляризованных волн различных направлений вектора , задаваемых множеством разных углов  в плоскости фронта волны, при этом все направления вектора  равновероятны .

Поляризаторы.

Как получить из естественного света плоско-поляризованный? Для этого существуют специальные оптические приспособления – поляризаторы. Эти приборы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости, называемой плоскостью пропускания поляризатора. Колебания же, ортогональные этой плоскости, задерживаются полностью.

Частично-поляризованный свет.

Частично-поляризованный свет можно представить в виде суперпозиции двух некогерентных плоско-поляризованных волн с взаимно ортогональными плоскостями поляризации, но разными по интенсивности, при этом .

Частично–поляризованный свет можно интерпретировать как смесь в некоторой пропорции естественной компоненты и плоско-поляризованной. На рис. 7.9 вертикальные колебания соответствуют максимальной интенсивности , горизонтальные – минимальной . В качестве характеристики степени поляризованности частично–поляризованного света вводится величина, называемая степенью поляризации , которая определяется равенством:

. (7.34)

Очевидные соотношения:

,  – для естественного света, (7.35)

  – для плоско-поляризованного света.

Замечание: Соотношения ( 7.34 ), (7.35) применимы только к смешанным состояниям и как предельный случай к линейно-поляризованному свету. Эллиптическая поляризация как когерентная смесь не относится к сфере применимости этих соотношений.

Закон Малюса. Пусть на поляризатор падает линейно-поляризованный свет, вектор  которого составляет угол  с плоскостью пропускания . Вектор   направлен перпендикулярно плоскости поляризатора. Поляризатор пропускает только ту составляющую вектора , которая параллельна плоскости пропускания , т.е. . Поэтому интенсивность прошедшего света: 

 , (7.36)

где  – интенсивность падающего линейно-поляризованного света.

При этом прошедший пучок будет иметь поляризацию, т.е. вектор , направленную вдоль плоскости пропускания поляризатора

Поляризация света при прохождении через границу двух диэлектриков.

Формулы Френеля дают возможность рассчитать амплитуду каждой из компонент   и  в отраженном и в проходящем свете, поэтому они содержат полное решение задачи о степени поляризации отраженного и преломленного света.

Если свет естественный, то . Для отраженного света, однако , поэтому отраженный свет становится частично-поляризованным. Так как , то электрический вектор, перпендикулярный к плоскости падения имеет большую амплитуду. При этом степень поляризации: 

  . (7.37)

Если , то ; и , т.е. отраженный свет полностью поляризован, причем вектор поляризации Ē1' перпендикулярен к плоскости падения. Коэффициенты Френеля  и  не обращаются в нуль и , т.е.  и . Это означает, что имеет место частичная поляризация, причем преимущество имеют колебания в плоскости падения. Если  .

При n=1,5 (воздух – стекло) → Р=.

Вывод: проходящий свет частично поляризован ()

Замечание.

При прохождении стеклянной плоскопараллельной пластинки на второй поверхности степень поляризации еще увеличится на 0,08.

Если сложить последовательно несколько стеклянных пластинок (стопа Столетова), поляризация проходящего света будет быстро увеличиваться с увеличением числа пластинок в стопе.


На главную