Перечислите основные способы получения поляризованного света

2. Способы получения поляризованного света.

Существует.несколько способов получения и анализа поляризованного света.

1. Поляризация при помощи поляроидов

Поляроиды представляют собой целлулоидные пленки с нанесенным на них тончайшим слоем кристалликов сернокислого нодхинина. Применение поляроидов является в настоящее время наиболее распространенным способом поляризации света.

2. Поляризация посредством отражения

Если естественный луч света падает на черную полированную поверхность, то отраженный луч оказывается частично поляризованным. В качестве поляризатора и анализатора может быть употреблено зеркальное или достаточно хорошо отполированное обычное оконное стекло, зачерненное с одной стороны асфальтовым лаком.

Степень поляризации тем больше, чем правильнее выдержан угол падения. Для стекла угол падения равен 57°.

3. Поляризация посредством преломления

Световой луч поляризуется не только при отражении, но и при преломлении. В этом случае в качестве поляризатора и анализатора используется стопка сложенных вместе 10—15 тонких стеклянных пластинок, расположенных к падающим на них световым лучам под углом в 57°.

3. Поляризация при отражении света от диэлектрика. Закон Брюстера.

Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков

Одним из способов получения поляризованного света является его отражение и преломление на границе раздела двух изотропных диэлектриков. Пусть на границу раздела диэлектриков 1 и 2 падает естественный свет. Отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения, в преломленном луче — колебания, параллельные плоскости падения. Степень поляризации зависит от угла падения. При некотором угле падения, называемом углом Брюстера, отраженный луч становится полностью поляризованным (плоско поляризованным).

Закон Брюстера — закон оптики, выражающий связь показателя преломления с таким углом, при котором свет, отражённый от границы раздела, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, причем поляризация преломленного луча достигает наибольшего значения. Легко установить, что в этом случае отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Соответствующий угол называется углом Брюстера.

Это явление оптики названо по имени шотландского физика Дэвида Брюстера, открывшего его в 1815 году.

Закон Брюстера: , где n₂₁ — показатель преломления второй среды относительно первой, θ_Br — угол падения (угол Брюстера).

4. 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 прозрачности поляризатора.

Установлен Э. Л. Малюсом в 1810 году.

В релятивистской форме

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

Свет с иной (не линейной) поляризацией может быть представлен в виде суммы двух линейно-поляризованных составляющих, к каждой из которых применим закон Малюса. По закону Малюса рассчитываются интенсивности проходящего света во всех поляризационных приборах, например в поляризационных фотометрах и спектрофотометрах. Потери на отражение, зависящие от и не учитываемые законом Малюса, определяются дополнительно.

Источник

Получение поляризованного света

Описание

Существует несколько способов непосредственного получения поляризованного света. Эти способы основаны на использовании поляризованной флюоресценции, скользящего выхода лучей и пр. Когерентный поляризованный свет излучается лазерами. На практике такие методы применяются мало. Обычно для получения поляризованного света естественное излучение какого-либо источника пропускают через поляризатор.

Действие поляризатора состоит в том, что он разделяет первоначальный пучок на две компоненты со взаимно перпендикулярными направлениями поляризации, пропускает одну компоненту и поглощает или отклоняет другую. Таким образом, теоретически пропускание поляризатора может составлять 50%. Практически пропускаемая компонента также частично поглощается материалом поляризатора, в результате чего пропускание несколько снижается. Осуществление процесса поляризации возможно за счет разных физических явлений: дихроизма, двойного лучепреломления отражения, рассеяния. Наиболее распространены дихроичные поляризаторы, но используются и двоякопреломляющие. Поляризаторы, основанные на отражении и рассеянии, применяют в исключительных случаях.

Дихроичные поляризаторы — это анизотропно поглощающие тела. Пластинка, вырезанная из такого тела, разделяет падающий луч на две поляризованные компоненты и поглощает их в различной степени.

Дихроичный поляризатор может представлять собой монокристалл, например, монокристалл турмалина. Однако поляризатор из монокристалла имеет недостатки: малая апертура, узкая спектральная область пропускания, высокая стоимость.

Принцип работы двоякопреломляющих поляризаторов основан на разделении первоначального пучка на две компоненты, поляризованные во взаимно перпендикулярных направлениях. Одна из них устраняется с помощью специального устройства.

Типичный двоякопреломляющий поляризатор состоит из двух склеенных вместе призм из исландского шпата. Такая комбинация разделяет падающий пучок на две компоненты. Одна из них проходит полностью, другая отражается в сторону зачерненной поверхности призмы, поглощающей падающий на нее свет. Наиболее известна призма, изобретенная еще в прошлом веке Николем. Она все еще применяется в отдельных случаях. Недостатками двоякопреломляющих поляризаторов являются малая линейная и угловая апертура, большая толщина и масса, неудобная прямоугольная форма сечения. К тому же они довольно дороги. Поэтому обычно их захме-няют поляроидами. Однако в некоторых случаях, например для ультрафиолетового излучения, двоякопре-ломляющие поляризаторы продолжают оставаться незаменимыми.
Важнейшим этапом в развитии методов применения поляризованного света явилось изобретение в 1928 г. поляроидов, сначала микрокристаллических, а затем молекулярных. В поляроидах монокристалл заменен большим количеством маленьких упорядоченных дихро-ичных частиц — длинных тонких микрокристаллов. Длинные оси отдельных монокристаллов ориентированы параллельно, так что совпадают с наибольшей главной осью поглощения.

Поляроид представляет собой тонкую поляризующую свет пленку, вклеенную между пластинками из стекла или прозрачной бесцветной пластмассы. Пленка, обладающая очень сильным дихроизмом в видимой области спектра, разлагает падающий на нее световой луч на два луча: обыкновенный и необыкновенный, из которых один почти полностью поглощается, а другой проходит почти неослабленным.

Наиболее широкое распространение получили герапатитовые и поливиниловые поляроиды. Герапатитовые поляроиды изготавливают из полийодида сульфата хинина, чаще всего в виде суспензии ультрамикроскопических иглообразных кристалликов в нитро- или ацетилцеллюлозной пленке. При этом все кристаллики ориентированы параллельно друг другу.

Поливиниловые поляроиды изготавливают из содержащей йод пленки поливинилового спирта, растянутой в одном направлении. Одиночные поливиниловые поляроиды пропускают около 30% и рассеивают примерно ОД % падающего света, герапетитовые пропускают примерно 28% и рассеивают 3,5% света. Апертурный угол поляризации составляет около 90° для поливиниловых и около 60° для герапатитовых поляроидов. Цвет отдельного поляроида серый или серо-зеленый. Два поляроида со скрещенными плоскостями поляризации почти полностью гасят проходящий свет. В настоящее время поляроиды в большей части приборов вытесняют монокристаллические поляризаторы.

Источник

Способы получения поляризованного света. Закон Брюстера[w]

Существует три способа получения поляризованного света:

1. При отражении.

2. При преломлении.

3. При двойном лучепреломлении.

Как показывает опыт, отраженный и преломленный лучи всегда частично поляризованы. Степень поляризации зависит от угла падения и показателя преломления отражающей среды. В отраженном луче (рис.36) преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения (обозначим их (·)), а в преломленном луче преобладают колебания параллельные плоскости падения (обозначим их ()).

Существует такой угол падения луча, при котором отраженный луч будет полностью поляризованным, а преломленный луч по-прежнему останется частично поляризованным. Это выполняется, если (рис.37). И тогда

.

Получили закон Брюстера или закон полной поляризации.

Здесь a_Б – угол полной поляризации, n₁₂ – относительный показатель преломления.

Закон Брюстера: Луч света, отраженный от границы раздела двух диэлектриков полностью поляризован, если тангенс угла падения равен относительному показателю преломления той среды, от которой луч отражается.

Можно добиться, что и преломленный луч будет полностью поляризован. Для этого вместо одной пластинки пользуются стопой стеклянных пластинок, расположенных друг за другом так, что свет, выходящий из первой пластинки, падает под углом Брюстера на вторую, из второй – на третью и т.д. Свет, прошедший через стопу пластинок, после многократных отражений и преломлений будет практически полностью поляризован.

В общем случае степень поляризации отраженного и преломленного лучей при различных углах падения можно получить с помощью формул Френеля, которые вытекают из условий, налагаемых на электромагнитное поле на границе двух диэлектриков. К числу таких условий принадлежит равенство тангенциальных составляющих векторов и , а также равенство нормальных составляющих векторов и по обе стороны границы раздела (с одной стороны нужно брать сумму соответствующих векторов для падающей и отраженной волн, с другой – вектор для преломленной волны).

и — амплитуды падающих волн;

и — амплитуды отраженных волн;

и — амплитуды преломленных волн;

q₂ – угол преломления.

Тогда формулы Френеля будут иметь вид:

	— для отраженной волны
	— для преломленной волны

Если в первой формуле положить , то . Значит, в отраженной волне присутствуют колебания, перпендикулярные плоскости падения – отраженная волна полностью поляризована.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник