Фейнман - 03. Излучение. Волны. Кванты (1055663), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

33.2, а. Поскольку лучи с поляризациями вдоль осев х и у движутся в среде с разной скоростью, фазы обеих компонент поля будут расти по-разному. Таким образом, несмотря на совпадение фаз х- и у-компонент вначале, внутри среды между ними появится разность фаз, пропорциональная глубине проникновения света в среду. Изменение поляризации света в процессе прохождения через среду показано в серии рисунков на фиг.

33.2. Если пластинка имеет такую толщину, что разность фаз на выходе между поляризациями по осям х и у равна 90' (фиг. 33.2, в), то свет выйдет иэ пластинки поляризованыым по кругу. Пластинки такой толщины называются пластинками в четверть волны, поскольку они приводят к разности фаз в одну четвертую цикла. Пропуская линейно поляризованный свет через две пластинки в четверть волны, снова получаем линейно поляризованный свет, но направление поляризации повернется напрямой угол (это легко понять пз фиг. 33.2, в).

Явление двойного лучепреломлеиия легко продемонстрировать с помощью листка целлофана. Целлофан состоит из длинных молекул — волокон, и его структура иеизотропяа, поскольку волокна по большей части вытянуты в одном направлении. Для наблюдения явления двоякого лучепреломлония необходим пучок линейно поляризованного света, который нетрудно получить, пропуская неполяризоваяный свет через пластинку полароида. О поляроиде мы еще будем говорить более подробно, а пока отметим одно егэ важное свойство: свет, поляризованный вдоль оси поляроида, проходит через него почти свободно, а свет, поляризованный перпендикулярно оси, сильно поглощается поляроидом. Когда яеполяризованный свет пропускается через пластинку поляроида, то проходит только та часть ."вета, колебания которой параллельны оси поляроида, поэтому Ф и г.

дд.д. Схема вкспврииента но двовному лученрелолслению в ззеллосдане. Ввккюрн влентрикескоео поля сеезпота волна изображ на пунктираими стрел«ами, Направления по яризаиии, про. пускаемие поляроидами, и о тиксскпе оси уеллозбазза изображена салатно~ми стр калт. Падаюизий лук света неполяривован. прошедший через пластинку луч окажется линейно поляризованным. Это свойство поляроида используют такл е для определения направления поляризации линейно поляризованного света: кроме того. с помощью полароида можно определить, есть ли у света воооще линейная поляризация или пет. Для этого достаточно пропустить свет через пластинку коляронда и поворачивать ее в плоскости.

Перпендикулярной лучу. Линепно поляризованный свет не может пройти через поляроид, когда ось поляроида перпендикулярна направлению поляризации луча. Повернув пластинку на 90, мы увидим прошедший через нее луч лишь чуть-чуть менее яркям, чем падающий пучок света. Если яркость луча, пропущенного поляроидом, не зависит от ориентации полароида, падающий пучок света не имеет линейной поляризации.

Для демонстрации двойного лучепреломления в целлофане возьмем два поляропда и расположим их, как показано иа фиг. 33,3. Из порвого поляроида выходит линейно поляризованный пучок света; мы пропускаем его через целлофан, а затем через другой поляроид, чтобы учесть действие целлофана на линейно поляризованный свет. Сначала располовсвм осп поляроидов перпендикулярно друг другу и уберем листок целлофана. Через второй поляроид свет не проходвп совсем. Теперь поставим листок пеллофана меясду поляроидами и будем поворачпвать его вокруг осн пучка света. При этом. вообще говоря, некоторая часть света будет все время проходить через второй поляроид.

Имеются, однако, две ориентации листка целлофана, перпендикулярные друг другу, при которых свет через второй поляроид не проходит. Ясно. что эти ориентации целлофана пе влияют на линейную поляризацию проходящего через него света и должны поэтому совпадать с направлением оптической оси целлофана и перпендикулярным к нему направлением. Здесь мы предполагаем, что скорость света, проходящего через целлофан, различна для указанных двух направлений поляризации, но само направление поляризации при прохождении света не меняется.

Если выбрать промежуточную ориентацию целлофана где-то между двумя главными направлениями, как на фиг. 33.3, то через второй поляроид пройдет яркий пучок света. ваз Оказывается, толщина обычного целлофана, используемого в магазинах для упаковки, равна почти точно половине длины волны для большинства цветов в спектральном разложении белого света.

Целлофан такой толщины поворачивает направление поляризации линейно поляризованного света на 90', если это направление в падающем пучке образует угол 45' с оптической осью целлофана. Таким образом, выходящий из целлофана луч обладает как раз такой поляризацией, что может пройтн второй поляроид. Если в нашем опыте использовать пучок белого света, то только для одной компоненты его спектрального разложения толщнна целлофана совпадет с половиной длины волны,и пучок, пропущенный вторым поляроидом, будет иметь цвет именно этой компоненты.

Цвет пучка, прошедшего через наше устройство, будет зависеть от толщины листа целлофана, а эффективную толщину целлофана мы можем менять, наклоняя листок под некоторым углом и таким образом заставляя свет проходить больший путь внутри целлофана. При наклоне листка целлофана цвет пропущенного пучка меняется. Используя целлофан разной толщины, можно сконструировать фильтры, пропускающие лучи вполне определенного цвета. Эти фильтры обладают тем замечательным свойством, что они пропускают один цвет, когда оси двух полярондов перпендикулярны, н дополнительный к нему цвет, когда осн поляроидов параллельныы.

Системы ориентированных молекул имеют еще одно, на этот раз вполне практическое применение. Некоторые пластики состоят из очень длинных п сложных молекул, скрученных между собой. Прп очень тщательном проведении процесса затвердевания пластика молекулы, скручиваясь, образуют сплошную массу п ориентируются равномерно в самых разных направлениях.

так что пластик обычно не проявляет свойства двойного лучепреломления. Но при затвердевании часто образуются дефекты и напрэжения, которые приводят к некоторой неоднородности материала. Напряжения, возникающие в пластике, как бы вытягивают целую связку молекул, и молекулярные нити ориентируются преимущественно вдоль направления натяжения. Ьлагодаря внутренним напряжениям пластик становится двоякопреломляющим, н эффект двойного лучепреломления можно наблюдать, пропуская через него поляризованный свет. Лнализнруя пропущеинып пластиком пучок с помощью поляроида, мы заметим томные и светлые полосы ~окрашенные в разные цвета, если берется пучок белого света).

Если образец подвергнуть растяжению, вся совокупность полос начинает сдвигаться, а подсчитав полосы и определив место их наибольшего скопления, можно найти внутренние напряжения, возникающие в образце. Инязенеры обычно используют 122 это явление как способ определения напряжений в деталях, форма которых трудно поддается расчету. Еще один интересный пример — двойное лучепреломчение в жидкостях.

Рассмотрим жидкость, состоящую из длинных асимметричных молекул, которые несут вблизи своих концов распределенный положительный или отрицательный заряд, т. е. молекулы являются электрическими диполями. Сталкиваясь, молекулы в и идкости принимают любую ориентацию, причем какого-либо преимущественного направления ориентации не существует. Но если приложить электрическое поле, молекулы начнут выстраиваться вдоль полн и в этот самый момент жидкость становится двоякопреломляющей средой.

Взяв два поляроида и прозрачную ячейку с жидкостью такого сорта, можно создать устройство, которое пропускает свет только при включении электрического поля. В результате мы получаем электрический переключатель для света, который называют ячейкой Кедра. А сам эффект, когда в жидкости возникает двойное лучепреломление под действием электрического поля, называется эффелгиоьч Кедра. й) 4. 11оляртгпггторьс До сих пор мы говорили о средах. показатель преломления которых различен для разных направлений поляричаци~ падающего светового пучка.

Большое значение для практических применений имеют и другие среды, у которых в зависимости от поляризации света меняется не только показатель преломления. но и коэффициент поглощения. Как и в случае двойного лучепреломлення, легко понять, что поглощение мо'кет зависеть от направления вынужденных колебаний зарядов только в анизотропных средах. Первьш, старый, ставший улсе знамелитым пример — это турмалин, а другой — поляроид. Поляроид состоит из тонкого слоя маленьких кристаллов герапатита (соль йода и хинина), выстроенных своими осями параллельно друг другу. Эти кристаллы поглощают свет, когда колебания происходят в одном каком-то направлении, и почти не поглощают света, когда колебания совершаются в другом направлении.

Направим на поляроид пучок света, поляризованный под углом О к его оси. Какая интенсивность будет у пучка, прошедшего через поляроид? Разложим наш пучок света на две компоненты: одну с поляризацией, перпендикулярной той, которая проходит без ослабления ~она пропорциональна з)пО), и вторую — продольную компонечту, пропорциональную сов О.

Характеристики

Список файлов книги