Охарактеризовать способы получения плоскополяризованного света

Получение плоскополяризованного света

Все источники света являются совокупностью огромного числа атомов, испускающих свет при переходе из возбужденного состояния в стационарное. Каждый элементарный акт испускания атомом света является анизотропным. Однако, ввиду большого числа хаотически ориентированных излучателей, быстрого и несинхронного их высвечивания ( с), свет таких источников является неполяризованным.

Существует несколько способов получения плоскополяризованного света.

1. Отражение света от диэлектрической пластины.

Свет, отраженный от полированного диэлектрика, всегда частично поляризован. Степень поляризации отраженного луча зависит от угла падения и показателя преломления диэлектрика .

Максимальная степень поляризации достигается при таком угле падения, когда:

. (7.2)

Плоскость колебаний электрического вектора в отраженном луче перпендикулярна плоскости падения – закон Брюстера (рис. 7.5).

При преломленный и отраженный лучи образуют угол в .

2. Преломление света в прозрачной пластине.

Поскольку отраженный от диэлектрика свет полностью или частично поляризован, то проходящий свет тоже частично поляризован. Максимальная степень поляризации проходящего света достигается при выполнении закона Брюстера, но плоскость колебаний вектора совпадает с плоскостью падения луча (рис. 7.5). Для увеличения степени поляризации проходящего света используются несколько сложенных вместе прозрачных пластин, расположенных под углом Брюстера к падающему свету – стопа Столетова.

3. Поляризация света в двупреломляющих кристаллах.

Некоторые кристаллы обладают способностью при преломлении разделять падающий луч на два луча со взаимноперпендикулярными плоскостями поляризации (рис. 7.6.). Эти два луча называются: обыкновенный – , необыкновенный – и характеризуются показателями преломления .

Отклоняя один из лучей в сторону, можно выделить второй, т.е. получить плоскополяризованный свет. Устройства, действующие таким образом, называются поляризаторами.

4. Поляризация света в дихроичных пластинах.

У некоторых двупреломляющих кристаллов (например, турмалина) коэффициенты поглощения света обыкновенного и необыкновенного лучей отличаются настолько, что уже при небольшой толщине один из них полностью гасится, и из кристалла выходит один плоскополяризованный луч. Это явление носит название дихроизма. Полученные на основе таких пластинок поляризаторы называются поляроидами. Аналогичным свойством обладают тонкие полимерные пленки, содержащие одинаково ориентированные игольчатые микрокристаллы иодистого хинина. Поляризаторы и поляроиды характеризуются особым разрешенным направлением. Разрешенным направлением называют плоскость, в которой находится электрический вектор прошедшего через поляризатор или поляроид света.

Источник

Способы получения плоско-поляризованного света:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА « ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ ПРИПОМОЩИ ПОЛЯРИМЕТРА » .

Поперечность электромагнитных волн.

В силупоперечности электромагнитной волны световой вектор всегда перпендикулярен к направлению распространения волны.

Следствием теории Максвелла являетсяпоперечность электромагнитных волн: векторы Е и Н напряженностей электрического и магнитного полей волны взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной вектору v скорости распространения волны, причем векторы Е, Н и v образуют правовинтовую систему.

Электромагнитные волны – это поперечные волны. Колебания напряженности волны, выходящей из рупора, происходят в определенной плоскости, а колебания вектора магнитной индукции – в плоскости, ей перпендикулярной. Волны с определенным направлением колебаний называют поляризованными. Приемный рупор принимает только поляризованную в определенном направлении волну.

Понятие естественной, частично-поляризованной и плоско-поляризованной волн.

Свет это электромаггнитная волна, у которой есть две составляющие — электрическая и магнитная. Человеческий глаз воспринимает электрическую составляющую.

У плоской монохроматической волны в вакууме (или воздухе) вектор электрического поля колеблется в одной плоскости. Такая волна называется плоскополяризованной.

Естественный свет представляет собой множество плоскополяризованных волн, у которых плоскости поляризации разные. Если мы нарисуем все электрические вектора, исходящие из одной точки, то получим набор векторов, направленных в разные стороны, полностью заполняющие пространство круга, и огибающая всех векторов будет окружностью. Поэтому часто говорят, что естественный свет поляризован по кругу.

Частично поляризованный свет — то же, что и естественный, но распределение светового вектора E по углам несимметрично. Частично поляризованный свет характеризуется такой величиной, как степень поляризации — отношением Emax к Emin. Для естественно поляризованного света степень поляризации равна единице

Понятие поляризатора и анализатора.

Поляриза́тор —- устройство, предназначенное для получения полностью или частично поляризованного оптического излучения из излучения с произвольным состоянием поляризации.

Анализатор — оптическое устройство для определения характера поляризации света. Анализаторами могут служить поляризационные призмы, поляроиды, пластины некоторых кристаллов (например, турмалина).

Способы получения плоско-поляризованного света:

а) на границе двух диэлектриков, закон Брюстера- закон оптики, выражающий связь показателей преломления двух диэлектриков с таким углом падения света, отраженный от границы раздела диэлектриков , будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения.

Пусть угол падения i таков, что отраженный луч перпендикулярен преломленному, т.е. r = π/2 — i_Бр. Это условие называют условием Брюстера (см. рисунок ниже), а угол — углом Брюстера — i_Бр.

Используя закон преломления

получим формулу, определяющую угол Брюстера:

При выполнении условия Брюстера i + r = π/2, тогда из формулы Френеля для получим:

B) стопа Столетова;

с) Двойное лучепреломление-этоявление, при котором луч света, входящий в кристалл, разделяется на 2 луча с различными направлениями.

Закон Малюса.

Закон Малюса — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора.

где — интенсивность падающего на поляризатор света, — интенсивность света, выходящего из поляризатора, —коэффициент пропускания поляризатора.

В релятивистской форме

где и — циклические частоты линейно поляризованных волн, падающей на поляризатор и вышедшей из него.

Дата добавления: 2018-10-26 ; просмотров: 1287 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА

Цель работы: ознакомиться с методами получения линейно-поляризованного света и некоторыми его свойствами, проверить закон Малюса, определить угол Брюстера и показатель преломления вещества.

ВВЕДЕНИЕ

Свет представляет собой электромагнитные волны. Как известно, плоская электромагнитная волна является поперечной: вектор напряжённости электрического поля и вектор напряженности магнитного поля (или вектор индукции магнитного поля ) взаимно перпендикулярны и располагаются в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны (лучу). Химическое и биологическое действие света связано с вектором , поэтому вектор напряжённости электрического поля называют световым.

Естественный свет представляет собой совокупность волн, излучаемых независимо друг от друга множеством атомов и молекул, с разными фазами и с различными равновероятными направлениями вектора . При некоторых условиях возможно получить такое поведение вектора , когда, за период колебаний конец этого вектора описывает замкнутую линию — эллипс, круг или прямую. Такой свет называется поляризованным, а упорядочение колебаний светового вектора каким либо образом называется поляризацией света. В зависимости от того, какую линию описывает конец вектора , различают эллиптически, по кругу и линейно (плоско)-поляризованный свет.

Глаз не отличает естественный свет от поляризованного, но имеется целый ряд явлений, свойственных только поляризованному свету, благодаря которым он и обнаруживается. Источниками линейно-поляризованного света являются лазеры. Получение поляризованного света из естественного возможно при разнообразных физических эффектах: прохождении света через анизотропные среды, отражении от

поверхности диэлектриков в др. Устройства для получения поляризованного света называют поляризаторами. Плоскость колебаний электрического вектора в волне, прошедшей через поляризатор, называется плоскостью поляризатора.

Степень поляризации Р света, прошедшего через поляризатор, определяется соотношением:

(1)

где , — минимальная и максимальная интенсивность света.

Рис. 1. Определение угла j между плоскостью колебаний падаю-

щей волны и плоскостью главного сечения поляризатора.

Всякий поляризатор может быть использован для исследования поляризованного света, т.е. в качестве анализатора. Пусть на анализатор падает линейно-поляризованная волна с амплитудой напряжённости электрического поля , а плоскость колебаний этой волны образует с плоскостью главного сечения поляризатора угол j (рис. 1).

Интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды напряжённости электрического поля: . В световой волне на выходе анализатора амплитуда напряжённости электрического поля равна , а интенсивность света:

(2)

Соотношение (2) выражает закон Малюса: интенсивность плоско поляризованного света, вышедшего из анализатора, равна произведению интенсивности плоско поляризованного света, падающего на анализатор на квадрат косинуса угла между плоскостями поляриза-

ции поляризатора и анализатора.

Способы получения плоскополяризованного света:

1. Отражение света от поверхности диэлектрика. Отражённый от диэлектрика свет всегда частично поляризован. Степень поляризации отражённого луча зависит от относительного показателя преломления и от угла падения a. При падении луча естественного света ( ) на плоскость под некоторым углом, называемым углом Брюстера , отражённый луч полностью поляризован, а преломлённый — частично поляризован. Соотношение

(3)

отражает закон Брюстера. Плоскость колебаний вектора в отражённом свете перпендикулярна плоскости падения.

Существование угла Брюстера легко понять, если учесть, что отражённая волна — результат излучения электромагнитных волн электронами среды, совершающими колебания под действием преломлённой волны. В случае ортогональности отражённой и преломлённой волн колебания электронов, возбуждаемые компонентой , совпадают по направлению с отражённой волной и их излучение не даст вклада в её интенсивность. В результате в отражённой волне отсутствует компонента (рис. 2).

Если на диэлектрик под углом Брюстера падает плоскополяризованный свет, у которого вектор лежит в плоскости падения, то отраженный луч будет отсутствовать (рис. 3). Именно это свойство используется в данной работе.

Рис. 2. Отраженный луч полностью поляризован

Рис. 3. Отсутствие отраженного луча.

2. Преломление света в стопе стеклянных пластин. Для увеличения степени поляризации проходящего света используют стопу стеклянных пластин, расположенных под углом Брюстера к падающему свету. В этом случае можно получить практически полностью поляризованный свет.

3. Двойное лучепреломление.

Некоторые кристаллы обладают свойством двойного лучепреломления. Преломляясь в таком кристалле, световой луч разделяется на два линейно-поляризованных луча со взаимно перпендикулярными направлениями колебаний. Один из лучей называется обыкновенным (о), второй — необыкновенным (е). Обыкновенный луч подчиняется закону преломления, а необыкновенный — нет. Отклоняя один из лучей в сторону, можно получить на выходе линейно-поляризованный свет (на этом принципе работает призма Николя).

В некоторых кристаллах (турмалин) одна из преломленных волн поглощается больше чем другая (явление дихроизма). Это явление положено в основу действия поляроидов, одного из видов поляризаторов. Поляроиды представляют собой обычно тонкие целлулоидные пленки с введенными в них одинаковым образом ориентированными кристалликами сульфата йодистого хинина (герапатит). Пленка защищена от механических повреждений и действия влаги пластинками из стекла.

Источник