Фейнман - 03. Излучение. Волны. Кванты (1055663), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Через поляроид пройдет только часть, пропорциональная сов О; компонента, пропорциональная атп9, поглотнтся. Амплитуда йь и г. Зв.й. Отралсение ликедно поляризованного света под уг.ьоы брюс т в р а. Напраелекие поллризании дает л пан«- тир«ильи ппргл«оми криглке то ьки обратают по. ри Мию, перпеьдикьгллрмрю о м ти тр мими. света, прошедшего через поляроид, меньше амплитуды падающего света и получается из нее умножением на соз О. Интенсивность света пропорциональна квадрату соз0. Таким образом, если падающий свет поляризовап под углом 0 к оси поляроида, пропускаемая поляризатором доля интенсивности составляет соз'0 от полной.
~[оля интенсивности, поглощаемая в поляроиде, есть, разумеется, ьйпгО, Интересный парадокс возникает в следующем опыте. Известно, что два поляроида с осями, расположеннымп перпендикулярно друг другу, не пропускают света. Но если жьвзьсдр такнмп поляронлами поместить трепы', ось которого направлена под углом 45" к осям двух других, часть света пройдет через нашу систему.
Как мы знаем, поляроид только поглощает свет, создать свет оп не может. Тем не менее, поставив третий поляроид под углом 45', мы увеличиваем количество прошедшего света. Вы можете сами проаначизнровап это явлеяпе в качестве упражпоння. Одно из интереснейших полярпзацпонных явлений, возннкшощее не в сложных кристаллах и всяких специальных материалах, а в простом и очень хорошо знакомом случае,— зто отражение от поверхности. Ка:кется невероятным.
но прп отражении от стекла сает может поляризоваться, и обьяснить физически такой факт весьма просто. На опыте Брюстер показал, что отраженный от поверхности свет полностью полярпзовап, если отрюкенный и преломленный в среде лучи образуют прядшп угол. Этот случай показан на фьиг. 33.4.
Если падающий луч полярнзован в плоскости падения, отраженного луча ььс будет совсем. Отраженный луч возпшьаст только при условии, что падаьощий луч полярнзован перпендикулярно плоскости падения. Причину этого явления легко понять. В отражающей средо свет полярнзован перпендикулярно направлению движеньия луча, а мы знаем, что именно движение зарядов в отражающей среде генерирует исходящий пз нее луч, который называют отраженным. Появление этого так называемого отраженного луча обьясняется не просто тем, что падающий луч отражается; мы теперь уже знаем, что падающий луч возбуждает движение зарядов в среде, а оно в свою очередь генерирует отраженный луч.
Из фиг. 33.4 ясно, что только колебания, перпендикулярные плоскости страницы, дают излучение в направлении отраженного луча, а следовательно, отраженный луч поляризован перпендикулярно плоскости падения. Если же падагощпй луч поляризован в плоскости падения, отраженного луча не будет совсем. Это явление легко продемонстрировать при отражении линейно поляризованного луча от плоской стеклянной пластинки. Поворачивая пластинку под разными угламп к направлению падающего поляризованного луча, могкно заметить резкий спад интенсивности при значении угла, равном углу Ьрюстера. Это падение интенсивности наблюдается только в том случае.
когда плоскость поляризации совпадает с плоскостью падения. Если же плоскость поляризации перпендикулярна плоскости падения. заметного спада интенсивности отраженного света не наблюдается. ф 5. Огюггггвгеьеьмгя пкпгггеыосыгль Интереснейший полярнзационный эффект был оопаружен в материалах, молекулы которых не обладают зеркальной симметриой; это молекулы в виде штопора, перчатки с одной руки илп вообще какой-то формы, которая прп отражении в зеркале переходит в другую форму, подобно тому как перчатка с левой руки в этом случае принимает вид перчатки с правой. Предположим, что все вещество состоит нз молекул одной формы, т. е. в веществе нет молекул, которые являлись Гьы зеркальнымн отражениями других.
Тогда в этом веществе возянкает замечательное явление, называемое олтьлкеской лккгивногепью,— направление поляризации линейно поляризованного света при прохождении через вещество поворачивается вокруг оси пучка. Чтобы разобраться в явлении оптической активности, надо вывести ряд формул, но суть дела можно понять и качественно, без всяких вычислений. Возьхгоы аскмметричную молекулу в форме спирали, показанную на фиг. 33.5.
Оптическая активность появляется не обязательно для молекул именно такой формы, ко пример спирали наиболее прост и типичен для случая, когца нет зеркальной симметрии. Ф и е. уя.ов. Молекула, ьрорма которой не обладает зеркальной симльетрией На молекуле поаает пилок свежа, линейно поллривовонннй в направлении оси О. Пусть на молекулу падает луч света, линейно поляризованный вдоль осн у, тогда электрическое поле вызывает движение зарядов вверх и вниз по спирали, так что в направлении у возникает ток и происходит излучение электрического поля Ею поляризованного опять-таки вдоль оси у.
Если, однако, электроны могут двигаться только вдоль спирали. появится составляющая тока вдоль оси т. Когда ток течет вверх по спирали, в точке з, он движется к плоскости рисунка, а в точке г, — , 'Л вЂ” от плоскости (здесь Л вЂ” диаметр молекулярной сппрали). Казалось бы, х-составляющая тока пе дает никакого излучения, потому что на противополозкных сторонах витка спирали ток течет в прямо противоположном направлении. Однако если взять т-составляющую электрического поля, приходящего в точку з = тм мы увидим, что ток в точке г .=. г, -' А и ток в точке з =- з, создают поля в точке а, с интервалом времеяи Л,'с и, следовательно, с разностью фаз я -)- юА,1с.
Поскольку разность фаз в точности не равна я, поля не могут взаимно погаситься н остается неболыпая х-компонента электрического поля, вызванная движением электронов в молекуле, хотя первоначальное падающее поле имело только у-компоненту. Складывая малую компоненту по оси х п большую компоненту по оси у, получаем результирующее поле под неболыппм углом к оси у (первоначальному направлению поляризации).
При движении луча света через среду направление поляризации поворачивается вокруг оси луча. Нарисовав молекулы в разных положениях н определив тони, инчуцированные падающим электрическим полем, можно убедиться, что появление оптической активности и направление вращения не зависят от ориентации молекул. Примером среды, обладающеи оптической активностью, является обычная патока. Для демонстрации явления оерут поляроид, дающий на выходе линейно поляризованный луч, прозрачньш сосуд с патокой н второй поляроид, служащий для определения вращения плоскости поляризации.
ф 6. Инзненснвностнь отраженного светна Рассмотрим здесь количественную зависимость коэффициента отражения от угла падения. На фиг. 33.6, а показан пучок свота. падающий на поверхность стеклянной пластинки, от которой он частично отражается, а остальная его часть преломляется и уходит в глубь стекла.
Пусть падающий луч имеет единичную амплитуду и линейно полярнзован перпендикулярно плоскости рисунка. Обозначим амплитуду отраженной волны буквой 6, а амплитуду преломленной — буквой а. Отраженная и преломленная волны будут. разумеется, линейно поляризованы, а направления электрического воля в падающей, отра- Ф и г. 88.6.
еладаююая еолнп единичной амплитддн отражается и преломляется на поееряностн стояла. а — падающая копна полкриеоеона ао нормали н и косноппи странини; д— падоюкса еолна полярпюеано е нопраелении, оказанном панктирпой стрелкой. ь в а А ссз (с -~- г) (ЗЗЛ) женной и преломленной волнах параллельны друг другу. На фнг. 33.6, б показана подобная же ситуация, но в предположении. что падающия луч поляризован в плоскости рисунка.
Здесь через В н А обозначены соответственно атшлптуды отраженной и преломленной волн. Мы хотим вычислить интенсивности отраженного луча в обоих случаях, приведенных на фиг. 33.6. Иак мы уже знаем, в случае, показанном на фиг. 33.6. б, отраженной волны пе возникает, если угол между отоаженным и преломленным лучами прямой, ~~~~~~~~ бы получить количественнып результат точную формулу для амплитуд В и 6 как функций угла падения с. Полезно усвоить следующий принцип. Индуцированные в стекле токи генерируют две волны. Прежде всего они создаю к волну отражения. Далее, если бы в стекле токов не было, падающая волна проз|за бы его насквозь, не меняя направления.
Вспомнить что все заряды во Вселенной создают некое результирующее поле. Источник, создавший падающий пучок, дает поле единичной амплитуды, которое само по себе должно было бы проходнть внутрь стекла по пунктирной линии (см. фиг. 33.6). Но это поле внутри стекла не наблюдается, а, следовательно, токи, возбуждаемые в стекле, должны излучать поле с амплитудой — 1 вдоль той жо пунктирной линии. Это позволяет вычислить амплитуды преломленных волн а и Л. Из фнг.
33 6, и видно, что поле с амплитудой 6 создаатся движением зарядов стекла, а внутри стекла это же движение дает поле с амплитудой дц следовательно, амплитуда 6 пропорциональна амплитуде а. Далее, если отвлечься от направления поляризации, можно было бы предположить, что отношение В!А равно отношению 6да, так как обе схемы на фнг. 33.6 можно считать одинаковыми. На самом деле это не совсем правильно, потому что на фпг. 33.6, б в отличив от ситуации, изображенной на фиг. 33.6, а, направления поляризацш) не параллельны друг другу. В создании амплитуды В эффективно участвует только компонента А, параллельная В, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
