Способы получения линейно поляризованный 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

Линейная поляризация света

Вы будете перенаправлены на Автор24

Линейно-поляризованный свет — это свет с определенной плоскостью колебания, которая ограничена строго в одном направлении, и распространяется только в одной плоскости.

Рисунок 1. Линейная поляризация. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Существует две теории, устанавливающие взаимодействие между линейной и циркулярной поляризацией света:

1. Гипотеза Куна вводит правый и левый циркулярно-поляризованный свет, который сформировался на базе линейно-поляризованного.
2. Концепция Френеля изучает линейно-поляризованный свет как центральную суперпозицию циркулярно-поляризованного светового луча, имеющих похожие фазы кругового преломления.

Эти два предположения дополняют друг друга. Применение линейно-поляризованного света имеет один весомый недостаток: незначительный поворот фильтра в итоге приводит к возникновению ощутимого ослепления. Такой эффект можно наблюдать при некачественном креплении или неправильной установке фара, а также при движении автомобиля в гористой местности и при наклоне мотоциклов в момент прохождения ими крутых поворотов.

В линейной поляризации абсолютно все световые оси поля совершают систематические колебания только в одном направлении. Поляризованный свет возможно получить из естественного посредством использования поляризатора в виде фильтр из вещества, обладающего дихроизмом.

Способы получения линейной поляризации

Получить из неполяризованного света линейно-поляризованный можно сразу несколькими способами. Наиболее часто эксперты применяют полимерные плотные плёнки с длинными молекулами, которые ориентируются в одном направлении, пластинки и призмы, оснащенные двойным лучепреломлением, или оптической анизотропией.

Готовые работы на аналогичную тему

Оптическая анизотропия зачастую наблюдается у многих кристаллов — исландского шпата, турмалина и кварца. Сам эффект двойного лучепреломления состоит в том, что световой луч, падающий на определенный кристалл, разделяется в нем на два. При этом параметр преломления элемента для одного из этих векторов постоянен при любом угле падения входного вещества, а для другого напрямую зависит от угла падения. Это обстоятельство настолько поразило ученых, что первый луч назвали простым (обыкновенным), а второй — сложным (необыкновенным). И весьма существенно, что эти пучки света линейно-поляризованы в перпендикулярных средах.

В таких кристаллах может быть только одно направление, по которому двойного преломления в результате не происходит. Это явление называется оптической осью кристалла, а сам элемент — одноосным.

Оптическая ось — это точное направление, определяющее характеристики всех идущих вдоль него линий.

На сегодняшний день известны также двухосные кристаллы — гипс, слюда и другие. В них также иногда происходит двойное преломление, но оба световых луча оказываются необыкновенными. В двухосных веществах наблюдаются более сложные процессы, которых новичкам просто не понять.

В определенных одноосных кристаллах исследователи обнаружили ещё одно удивительное явление: обыкновенный и необыкновенный световые лучи испытывают в разное время существенно различное поглощение. Такой эффект было решено назвать дихроизмом. В каждом поляризаторе входящий свет распределяется на два пространственно-разделенных и линейно-поляризованных, которые находятся во взаимно-перпендикулярных плоскостях пучка света.

Весьма распространённый метод получения линейной поляризации и ее дальнейшего преобразования — использование на практике фазовых пластинок из двоякопреломляющего вещества c точным параметром преломления.

Значимость линейной поляризации

Используя принципы линейной поляризации намного проще выпустить качественный конвертер. Именно поэтому большинство приборов $Ku$-диапазона выпускаются исключительно для линейных поляризаций. Значимость данного фактора увеличивается многократно при необходимости предоставить качественный сигнал территории, расположенных вблизи магнитных полюсов нашей планеты.

Вещатели выбирают сами, какую именно поверхность они хотят покрыть сигналом. Если на искомой территории наблюдается высока вероятность атмосферных осадков или же она находится в высоких широтах, они, вероятнее всего, остановятся на $C$-диапазон. Антенны линейной поляризации широко распространены благодаря простоте и надежности конструкции, что в самом примитивной форме дает обычной кусок провода. Эти антенны имеют небольшой размер, низкую стоимость, их легко собирать и ремонтировать.

В целом, линейная поляризация идеально подходит для больших расстояний, так как вся энергия сосредотачивается в одной плоскости. Это преимущество не всегда возникает из-за многолучевого распределения сигнала в виде многократных переотражений светового луча.

Линейную поляризацию часто используют:

• при полетах на достаточно большие расстояния в прямой видимости, без серьезных препятствий;
• прямолинейные полеты, без роллов;
• когда размер, вес и прочность антенны стоят на первом месте.

Любой диапазон линейной поляризации менее чувствителен к осадкам, в отличие от других установок. В средних широтах и при стремлении максимально уменьшить размер антенны очевидным выбором становится именно данный вид поляризации света. В этом случае эффект Фарадея уже не играет существенной роли, следовательно, линейной преломлении позволит обеспечить потребителей максимально качественными конвертерами.

Рисунок 2. Поляризация света. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Недостаток линейной поляризации

Одним из известных и наиболее распространенным недостатком линейной поляризации ученые называют необходимость точной подстройки угла крепления любого конвертера в зависимости от географического местоположения.

В случае, например, с круговой поляризацией никаких четких параметров не требуется – нужно просто установить устройство в фокус антенны и все.

Менее известна, но гораздо более весома чувствительность сигналов с линейной поляризацией к ротации Фарадея, которая вызывается магнитным полем планеты. Такое явление электромагнитных векторов никак затрагивает сигналы с линейной поляризацией. Этот эффект значительно уменьшается с увеличением частоты, но в отличие от других диапазонов, в данном преломлении изменения сильно заметны. Именно поэтому применение линейной поляризации в данном случае можно назвать рискованным.

Источник

Поляризация света. Способы получения линейно поляризованного света. Закон Брюстера. Закон Малюса

Поляризация света — физ. характеристика оптич. излучения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, т. е. неэквивалентность разл. направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу.

Способы получения: Либо пропусканием через поляризатор (специальный оптический элемент) , либо тражением от диэлектрической поверхности под определённым углом — угол Брюстера. При этом отражённый свет оказывается полностью поляризованным.

Брюстера закон, закон, выражающий связь показателя преломления диэлектрика с таким углом падения световых или радиоволн, при котором отражённое от поверхности диэлектрика излучение полностью поляризовано; установлен Д. Брюстером в 1815. Согласно Б. з., естественный свет, падающий на поверхность диэлектрика под углом j, для которого выполняется условие tg j = п (где п — показатель преломления), при отражении полностью поляризуется. Угол j называется углом Брюстера. Угол между отражённым и преломленным лучами при этом составляет 90°

Источник

Методы получения линейно-поляризованного света

Для получения линейно-поляризованного света применяют специальные оптические приспособления – поляризаторы. Направление колебаний электрического вектора в волне, прошедшей через поляризатор, называется разрешенным направлением поляризатора (или главным направлением). Всякий поляризатор может быть использован для исследования поляризованного света, т. е. в качестве анализатора. Интенсивность линейно-поляризованного света после прохождения через анализатор зависит от угла , образованного плоскостью колебаний вектора с разрешенным (главным) направлением анализатора.

(3.1)

Соотношение (3.1) носит название закона Малюса.

Способы получения плоскополяризованного света

Способ 1. Отражение света от диэлектрической пластинки.

Отраженный от изотропного диэлектрика свет всегда частично поляризован. Степень поляризации отраженного луча зависит от относительного показателя преломления диэлектрика n и от угла падения . Полная поляризация отраженного света достигается при падении света на диэлектрик под углом Брюстера , который определяется соотношением:

(3.2)

Плоскость колебаний электрического вектора в отраженном свете перпендикулярна плоскости падения.

Способ 2. Преломление света в стеклянной пластинке.

Поскольку отраженный от диэлектрической пластинки свет оказывается частично (или даже полностью) поляризованным, преломленный свет также частично поляризуется. Преимущественное направление колебаний электрического вектора в прошедшем свете совпадает с плоскостью преломления луча. Максимальная поляризация преломленного света достигается при падении под углом Брюстера. Для увеличения степени поляризации преломленного света используют стопу стеклянных пластинок, расположенных под углом Брюстера к падающему свету (стопа Столетова).

Способ 3. Преломление света в двоякопреломляющих кристаллах.

Некоторые кристаллы обладают свойством двойного лучепреломления. Преломляясь в таком кристалле, световой луч разделяется на два луча с взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний. Отклоняя один из лучей в сторону, можно получить плоскополяризованный свет – так устроена, например, поляризационная призма Николя.

Способ 4. Поглощение света, в дихроических пластинках.

У некоторых двоякопреломляющих кристаллов коэффициенты поглощения света для двух взаимно перпендикулярно поляризованных лучей отличаются настолько, что уже при небольшой толщине кристалла один из лучей гасится почти полностью, и из кристалла выходит линейно-поляризованный пучок света. Это явление носит название дихроизма. В настоящее время дихроические пластинки изготавливаются в виде тонких пленок – поляроидов. Поляроиды изготовляются из очень мелких кристаллов турмалина или герапатита (сернокислого йодхинина), нанесенных на целлулоидную пленку. Оптические оси всех кристалликов толщиной около 0,1 мм специальным способом ориентируют в одном направлении. Кристаллы герапатита почти полностью поглощают обыкновенный луч. Таким образом, падающий естественный свет, проходя сквозь поляроид, становится линейно-поляризованным.

Источник