Лекция 7

Глава 6. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

6.1. Естественный и поляризованный свет
Электромагнитные волны поперечны
Y

Ey

0
Z
?
E

X
Hz

Свет, в котором направления колебаний светового вектора
каким-то образом упорядочены, называется
поляризованным.
?
E
?
E

Естественный свет

Частично поляризованный свет Плоскополяризованный свет

?
E
Y

Ey

0
X
Z

Плоскость поляризации

Плоскополяризованный свет
Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора
плоскополяризованной волны и направления распространения этой волны,
называется плоскостью поляризации.

Полностью поляризованный свет
Y

Y

Y

Y

X

X

?
6

? ?0

??

Линейная

Эллиптическая

X

X

??

?
2

Круговая

? ??
Линейная

Поляризация
Поляризатор

Анализатор

I max ? I min
P?
I max ? I min
Imax - максимальная интенсивность частично поляризованного
света, пропускаемого анализатором
Imin - минимальная интенсивность частично поляризованного света,
пропускаемого анализатором
Естественный свет: Imax = Imin Р = 0
Плоскополяризованный свет: Imin =1 Р = 1

Закон Малюса

О?

r
E0

I ? I 0 cos 2 ?
I0 - интенсивность света, падающего на
второй кристалл
I1 - интенсивность света, вышедшего из
второго кристалла
? – угол между оптическими осями
кристаллов

1
I 0 ? I ест
2
1
I ест
2
?0

1
I ? I ест cos 2 ?
2

I max ?

поляризаторы параллельны

I min

поляризаторы скрещены

?

О?

r
E

Т1

Т2
О
О

E ? E0 cos ?

О?

пропускается

r
EP

r
EP r О?
E?

В

r А
E?
Т1
Естественный
свет

О

Т2

О
поглощается

поглощается

6.2. Поляризация света при отражении и
преломлении на границе двух диэлектриков
Д.Брюстер (1781-1868)

Закон Брюстера:

tgiБр ? n12

n1
iБр

n2

tgiБр ?

sin iБр
cos iБр

, n12 ?

cos iБр ? sin i2

? ? iБр
iБр

sin iБр
sin i2

?
iБр ? i2 ?
2

закон отражения

?
iБр

n1
n2

i2

?
? ? i2 ?
iБр
2

X0Y

Z
X

6.3. Двойное лучепреломление
Явление двойное лучепреломление обнаружено датским ученым Э.
Бартолином в 1669 г.

е
о

Ирландский шпат – разновидность
кальцита СаСО3

Главная плоскость
кристалла

е

необыкновенный луч

о

обыкновенный луч

оптическая ось кристалла

В обыкновенном луче вектор напряженности колеблется перпендикулярно главной
плоскости кристалла.
В необыкновенном луче вектор напряженности колеблется в главной
плоскости кристалла.

c
n? ,
v

с
?o ? ? const


с
?e ? ? const
ne

е

необыкновенный луч

о

обыкновенный луч

оптическая ось кристалла

Лучевые поверхности
Оптическая ось

v||

v?
о
е

v?

v||
е

о

Положительные кристаллы

ne ? c
v||

nо ? c
v?

ne ?no

ve ?vo

Отрицательные кристаллы

ne ?no

ve ?vo

Построение лучей в анизотропной среде
Оптическая ось

о
е

Оптическая ось параллельна поверхности
кристалла
(нормальное падение)
Оптическая ось

е

е

о

о

d

?опт ??ne ? no ? d

6.6. Анализ поляризованного света
О?

x 2 2 xy
y2
2
?
cos
?
?
?
sin
?
2
2
Eo Eo Ee
Ee

o
e

2?
??
? no ? ne ? d
?0

? ? ? ne ? no ? d
d
О

?
?
? ? ? ne ? no ? d ? , ? ? ?
4
2

x2 y 2
? 2 ?1
2
Eo Ee

эллипс ориентирован
относительно главных осей
кристалла

При Ео=Ее (если световой вектор в падающем на пластинку
плоскополяризованном свете составляет угол ?=45? с направлением оптической
оси пластинки)
2
2
2

x ? y ? Eo

1?
?
? ? ? no ? ne ? d ? ? ? m ? ? ?0
4?
?

?

1?
? no ? ne ? d ? ? ? m ? ? ?0
2?
?

? m ? 0,1, 2,K ?

? m ? 0,1, 2,K ?

пластина в четверть волны
пластина в полволны

6.6. Искусственная оптическая анизотропия

Оптически изотропные вещества становятся анизотропными под действием:
1) одностороннего сжатия или растяжения (кристаллы кубической системы или
стекла и др.);
2) электрического поля (эффект Керра; жидкости, аморфные тела, газы);
3) магнитного поля (жидкости, стекла, коллоиды).

no ? ne ? k1?

в случае деформации

no ? ne ? k2 E 2

в случае электромагнитного поля

no ? ne ? k3 H 2

в случае магнитного поля

Эффект Керра

Ячейка Керра

? ? l ? no ? ne ? ? k2lE 2
k2
B?
?

2??
??
? 2? BlE 2
?

постоянная Керра

Эффект Керра – оптическая анизотропия веществ под действием
электрического поля – объясняется различной поляризуемостью молекул
жидкости по разным направлениям






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.