Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Интенсивность оказывается наибольшей, если оси обеих пластинок иараллельньс; она равна нулю (свет полностью задерживается), если оси пластинок перпендикулярны, и имеет промежуточное значение при промежуточных положениях пластинок. Опыт показывает, что интенсивность пропорциональна сов а, где а — угол между осями г обеих пластинок. Полное объяснение наблюдаемым явлениям можно дать, если сделать следующие гипотезы. Во-первых, предположим, что световые волны поперечны, но в свете, исходящем из источника, нет преимущественного направления колебаний, т.е. все направления колебаний, перпендикулярные к направлению волны, представлены в падаюшем свете.
Этим обьясняется первый опыт, несмотря на допущение поперечности световых волн. Во-вторых, примем, что турмалин пропускает лишь волны, один из поперечных векторов которых, например, электрический, имеет слагающую, параллельную оси кристалла. Именно поэтому первая пластинка турмалина ослабляет исходный световой пучок в два раза. При прохождении световой волны через такой кристалл будет пропущена только часть световой энергии, соответствующая этой слагающей. Когда на кристалл падают электромагнитные световые волны со всевозможными ориентациями электрического вектора, то сквозь него пройдет лишь часть света (половина), так что за кристаллом окажутся волны, направление электри- гл.
хл. вствствипный и полягизовАнный свит 341 ческого вектора которых параллельно оси кристалла. Кристалл., таким образом„аььдвллет из света со всевозможными ориентациями Е ту часть, которая соответствует одному определенному направлению Е. Мы будем в дальнейшем называть свет со всевозможными ориентациями вектора Е (и, следовательно, Н) естественным светом, а свет, в котором Е (а, следовательно, и Н) имеет одно-единственное направление, -- плоско-поляризованным, или линейно-паллуизованным.
Таким образом, турмалин превращает естественный свет в линейнополяризованньш, задерживая половину его, соответствующую той слагающей электрического вектора, которая перпендикулярна к оси кристалла. Теперь становятся понятными второй опыт и роль второго кристалла турмалина. До него доходит уже поляризованный свет. В зависимости от ориентации второго турмалина из этого поляризованного света пропускается большая или меньшая часть, а именно та часть, которая соответствует компоненте электрического вектора., параллельной оси второго кристалла. Так как электрический вектор волны, прошедшей первый турма.ин,, имеет по предположени|о направление, параллельное оси первого кристалла, то амплитуда света, пропущенного вторым турмалином, будет пропорциональна сов а ~а— угол между осями ооеих пластинок), а интенсивность пропорциональна сов а, что и наблюдается на опыте.
В рамках этих гипотез естественный свет является или линейно- поляризованным светом, направление колеоаний которого быстро и совершенно хаотически меняется с течением времени, или же смесью линейно-поляризованных лучей со всевозможными направлениями колебаний. Мы до сих пор говорили о направлении электрического вектора, параллельного оси турмалина, только для определенности. Рассуждения сохранили бы свою силу, ес.пл бы оси турмалина был параллелен магнитный вектор.
Впоследствии мы опишем опыты, при помощи которых было установлено, что в проходящем через турмалин свете параллельно оси ориентирован именно электрический вектор (см. ниже ~ 104). Плоскость, в которой расположен электрический вектор, называют плоскостью колебания поляризованного света, а плоскость, в которой расположен магнитный вектор, иногда называют плоскости ю поляризации.
Эта двойная терминология плоскость колебания и плоскость поляризации — сложилась исторически при развитии упругой теории света и, несмотря на ее неудобства, до сих пор сохранилась во многих книгах. Описание явлений выигрывает в простоте и ясности, если ограничиться указанием лишь одного направления, например направления колебания электрического вектора, т.е. плоскости колебания --- по старой терминологии. В дальнейшем везде, где не будет специальных оговорок, мы под направлением колебания будем всегда подразумевать направление электрического вектора. Описанный опыт с двумя кристаллами турмалина, по существу дела, не отличается от опыта, впервые выполненного Гюйгенсом с двумя кристаллами исландского шпата.
Основное отличие турмалина, выгодное для описанного опыта, состоит в том, что турмалин, бу- 342 ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА дучи также двоякопреломляющим кристаллом, весьма сильно поглощает один из двух преломленных лучей, так что практически тонкая пластинка турмалина пропускает только один из двух преломленных лучей.
Таким Образом, явление для наблюдателя кажется проще, ибо внимание не отвлекается вторым лучом, как это имеет место при испольЗОвании ллсландского п1пата. я 103. Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков Явление поляризации света, т.е. выделение световых волн с определенной ориентацией электрического (и магнитного) вектора, имеет место и при отражении или преломлении света на границе двух изотропных диэлектриков. Этот способ поляризации был открыт Малюсом, который случайно заметил, что при поворачивании кристалла вокруг луча, отраженного от стекла, интенсивность света периодически возрастает и уменыпается, т.е.
отражение от стекла действует на свет подобно прохождению через турмалин. Правда, при этом не происходило полного погаса- Л 12 ния света при некоторых определенных пол оженЛлях кристалла, а наблюдались лишь 5 (Р / / его усиление Лл осла6ление. 1 Ч Явление поляризации при отражении и его законы можно '01 л", изучить следующим образом. Пусть параллельный пучок Рис. 16.2. Исследование поля изацв1л естественного света (Рис. 16.2) пристр ',: я1я1 — ек,я озер- падает на стеклянное зеркакало потяризу1ощее лучи све1а 12 лО 5151, 1крепленнОе на Оси пластинка турмалина, служащая авали- О ~ри помощи шарнира.
Бла годаря такому устройству мы можем при любом угле падения направить ось О вдоль отраженного луча и обеспечить таким образом возможность вращения вокруг него зеркала. Отраженный свет исследуется при помощи пластинки турмалина Т2, также способной поворачиваться вокруг отраженного луча. Глаз наблюдателя при поворачивании Т~ видит ослабление и усиление света. Понятнее можно обратить опыт, т.е. обменять местами источник света и глаз наблюдателя и использовать стеклянное зеркало в качестве анализатора. Можно, конечно, обо1лтись и без турмалина, а использовать два стеклянных зеркала, из которых одно„5151, служит поляризатором, а второе, 5252, — анализатором.
На РЛлс. 16.3 показана схема такого прибора. Зеркало представляет собой просто пластинку стекла, не покрытую тонким слоем металла, в противоположность зеркалам, применяемым в быту. Наличие металлического слоя испор"плло бы опыт, так как отражение от металла происходит иные, чем здесь описано гл. хи. вствстввнный и нолягизовАнный свит 343 (см.
гл. ХХЧ). В обычном стекле наблюдается отражение света как от передней, так и от задней поверхности; для удобства применяют Рис. 16.3. Схема прибора для исследования поляризации при отражении, в котором в качестве поляризатора и анализатора служат стеклянные зеркала Я1 51 и Я2Я2 нередко стекло, закрашенное с одной стороны черной краской, или непрозрачное (черное) стекло.
Можно применять также какой-либо другой полированный диэлектврик, например мрамор. В опытах, схемы которых изображены на рисунках 16.2 и 1б.З, интенсивность света доходит до минимума, когда плоскость, проходящая через ось кристалла турмалина Т~, параллельна плоскости падения на зеркало Я~51 или когда плоскости падения на зеркала 3151 и Я Яз перпендикулярны друг к другу. Интенсивность достигает максимума при повороте Т2 или 5 52 на 90'. Таким образом, поляризация света, наблюдаемая при отражении от диэлектрика, оказывается неполной, или шстичноб, т.е. отраженный луч представляет собой смесь естественного света с некоторой частью поляризованного света. Изменяя угол наклона зеркала Я1Я1 к лучу, мы убеждаемся, что доля поляризованного света зависит от величины угла падения д, причем с возрастанием угла д доля поляризованного света растет, и при определенном его значении отраженный свет оказывается полностью поляризованным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
