Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 83

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

Текст из файла (страница 83)

Величина зтого угла полной поллриэиции зависит от относительного показателя преломления и и определяется, как установил Брюстер (1815 г.), соотношением ~Кто = п (103.1) (закон Брюстера). При дальнейшем увеличении угла падения доля поляризованного света вновь уменьшается.

Нетрудно показать, что при падении под углом полной поляризации луч отраженный и луч преломленный составляют прл иой угол друг с другом (см. упражнение 141). Что же касается направления колебания в свете, поляризованном при отражении, то исследование (см. 3 104) показывает, что электрический вектор в отраженном свете в случае полной поляризации колеблется перпендикулярно к плоскости падения.

При частичной поляризации зто направление колебаний является преимущественным, хотя в частично поляризованном свете представлены колебания и других направлений. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА Проана,лизировав преломленный свет, мы убедимся, что он также частично поляризован, и притом так, что колебания происходят преимущественно в плоскости падения. Соединяя свет отраженный и преломленный, мы вновь получаем первичный неполяризованный пучок. Таким образом, пластинка прозра иного диэлектрика соршируетп лучи естественного света, отражая по преимуществу лучи с одним направлением колебания и пропуская перпендикулярные колебания. Доля поляризованного света в преломленном пучке зависит от угла падения и от показателя преломления вещества. При падении под углом Брюстера поляризация преломленных лучей максимальная, но далеко не полная (для обычного стекла она составляет около 15 Я).

Если преломленные и, следовательно, частично поляризованные лучи подвергнуть второму, третьему и т.д. преломлениям, то, конечно, степень поляризации преломленных лучей возрастает. Если имеется 8 — 10 пластинок (стопа Столетова), то при падении под углом Брюстера и прошедший, и отраженныи пучки практически окажутся вполне поляризованными. Интенсивности отраженного и прошедшего пучков будут равны между собой и составят каждая половину интенсивности падающего (если можно пренебречь поглощением в стекле).

Направления же колебания электрических векторов в отраженном и прошедшем пучках будут взаимно перпендикулярны. Такая группа пластинок, именуемая стопой, может, следовательно„ служить в качестве поляризатора или анализатора как в отраженном, так и в проходящем свете. Полное решение вопроса о доле поляризованного света, наблюдаемого при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков, в зависимости от угла падения изложено ниже„в гл. ХХ1П, где даются так называемые формулы Френеля, из которых следует, в частности, и закон Брюстера.

й 104. Ориентация электрического вектора в поляризованном свете Мы до сих пор говорили о направлении электрического вектора, приняв без доказательств, что направление его при поляризации отражением перпендикулярно к плоскости падения, а при поляризации турмалином совпадает с осью турмалина. Винеру удалось осуществить опыты, дающие доказательство этого утверждения. Раньше (см.

~ 23) были описаны опыты того же автора, показавшие, что фотографическое действие оказывает электрический вектор световой волны (поэтому его называют свешовмм вектором). Специальная модификация опыта со стоячими волнами позволила ре|пить вопрос о направлении электрического вектора в поляризованном свете. Заставим линейно-поляризованный свет падать под углом, точно равным 45', на металлическое зеркало ЛХ (рис. 16.4 и), поверх которого налит слой светочувствительной эмульсии Р.

Таким образом, оно представляет собой фотографическую пластинку с зеркальной под- гл. хл. всткстввнный и полягизовАнный свит 345 слойкой ). Легко видеть, что нужно ждать различных результатов в завллсимости от того„будет ли световой (электрический) вектор орллентирован перпендикулярно к плоскости падения или будет лежать в этой плоскости. В первом случае (рис. 16.4 б) при отражен»ли света злектрическллйл вектор сохранит направление, параллельное самому Рис.

16.4. Модификация опыта Винера себе, и, следовательно, падающая и отраженная волны могут интерферировать, давая начало стоячим волнам с пространственным распределением узлов и пучностей и с соответствующим слоистым распределением выделившегося серебра (ср. ~ 23). Если же электрический вектор лежит в плоскости падения, то при отражении он поворачивается вместе с фронтом волны на 90'. Таким образом, электрические векторы в падающей и отраженной волнах составляют между собой прямой угол (рис.

16.46), так что интерференцлля между ними невозможна. Результирующая электрического вектора во всей толще эмульсии сохраняет неизменное значение„ и слоистого отложения серебра не наблюдается. Таким образом, можно решить, как ориентирован электрический вектор в направленном на зеркало М поляризованном свете, лл, следовательно, установить направление электрического вектора для различных конкретных случаев поляризацлли. Эти опыты показали, что в слтучае поляризации турмалином электрический вектор имеет ньправление, параллельное оси турмалина; в случае поляризации при отражении от диэлектрика он лежит в плоскости, перпендикулярной к плоскости отражения (падения); в случае преломления диэлектриком — в плоскости преломления (падения) и т.д.

я 105. Закон Маллоса Действие различных поляризующих или анализирующих приборов, рассмотренных выше (турмалин, стеклянное зеркало, стопа и т.д.), типично для всех приспособлений этого рода. Направления колебаний электрического (магнитного) вектора естественного света всегдь «сортируются» этими приборамлл так, что в один пучок отбирается преимущественно (или сполна) излучение с одним направлением электрических колебаний, а в другой ---- излучение с перпендикулярным направлением электрических колебаний. Смешение обоих пучков 1« ) При рассмотрении этих опытов можно считать, что отражение от металла существенно пе влияет на, характер поляризации света.

Более тонкие эффекты при отражении от металла будут рассмотрены позже. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА вновь дает естественный свет. Иногда явление несколько осложняется тем обстоятельством, что один из этих пучков претерпевает более или менее полное поглощение (турмалин, непрозрачный диэлектрик). Два взаимно перпендикулярных направления колебаний в двух пучках, образующихся при поляризации, определяются физическими особенностями примененного поляризатора; в случае турмалина (и других кристаллов) они определены строением кристалла, в случае зеркала направлением плоскости падения и т.д.

Эти избранные направления можно назвать главными плоскостями Р1 и Р2, причем Р1 Л. Р2. Если естественный свет проходит через два поляризующих прибора, соответствующие плоскости которых образуют между собой угол ~р,то интенсивность света, пропущенного такой системой, будет пропорциональна соа д. Закон этот был сформулирован Малюсом в 2 1810 г. и подтвержден тщательными фотометрическими измерениями Араго„который построил на этом принципе фотометр.

Небезынтересно заметить, что Малюс вывел свой закон, основываясь на корпускулярных представлениях о свете. С волновой точки зрения закон Малюса представляет собой следствие теоремы разложения векторов и утверждения, что интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды световой волны. Таким образом, закон Малюса может рассматриваться как непосредственное экспериментальное доказательство данного утверждения. Закон Малюса лежит в основе расчета интенсивности света, прошедшего через поляризатор и анализатор во всевозможных поляризационных приборах. й 106.

Естественный свет В заключение еще раз сопоставим определения естественного и поляризованного света. Естественный свети есть совокупность световых волн со всеми возможными направлениями колебаний, быстро и беспорядочно сменяющими друг друга; совокупность эта статистически симметрична относительно волновой нормали, т.е. характеризуется неупорядоченностью направлений колебаний. Линейно- или плоскополиризовинный свепь представляет собой световые волны с одним-единственным направлением колебаний (единственный крест Е и Н), т.е. волны с вполне упорядоченным направлением колебаний. Существуют и более сложные виды упорядоченных колебаний, которым соответствуют иные типы поляризации, например круговал или эллиптическая поляризации, при которых конец электрического (и магнитного) вектора описывает круг или эллипс с тем или иным эксцентриситетом (см.

ниже гл. ХУП1). Частично поляризованный свет характеризуется тем, что одно из направлений колебаний оказывается преимущественным, но не исключительным. Волновая нормаль уже не является прямой, по отношению к которой направления колебаний электрического (магнитного) вектора статистически равновероятны в плоскости, нормальной к этой прямой.

Характеристики

Список файлов книги