85 (1109775), страница 3
Текст из файла (страница 3)
12).Назовёмэтонаправлениенаправлением пропускания. Ввышедшемизполяризаторалинейнополяризованном пучке светанаправление пропускания определяеториентацию плоскости колебаний.Для николя и турмалина, из которыхвыходят только необыкновенныелучи,направлениепропусканияпараллельноглавномусечениюРис. 12кристалла.Еслирассматриватьчерезполяризатор источник, испускающий естественный свет (рис. 13), то в глаз будетпопадатьлинейнополяризованный свет. Нотак как наш глаз не можетотличать естественный свет отполяризованного, то картинаполучится такой же, как если бымы рассматривали этот источникчерез кусок простого стекла.
Мыне заметим также никакойразницы, если будем вращатьполяризатор вокруг направленияРис. 13луча. Это можно объяснить тем,11что для естественного света нет преимущественного направления векторовнапряжённости электрического поля, и сумма составляющих этих векторов одна ита же.Если на пути луча поставить второе поляризационное приспособление (см.рис. 3), то при его повороте вокруг направления луча через него будет проходитьнаиболее яркий свет, когда направления пропускания поляризационныхприспособлений параллельны (на рис.
3, а – параллельны оптические оситурмалинов Т1 и Т 2 ). Если же направления пропускания перпендикулярны, то светне проходит вовсе (рис. 3, б), так как после прохождения первогополяризационного приспособления свет уже не будет иметь составляющихэлектрического вектора в направлении пропускания второго. В последнем случаеговорят, что поляризационные приспособления скрещены.Таким образом, при помощи второго поляризационного приспособленияможно не только установить тот факт, что после прохождения поляризатораестественный свет стал линейнополяризованным, но также и направлениепропускания поляризатора.
Поляризационное приспособление, употребляемоедля различение поляризационного света от естественного и для нахожденияплоскости колебаний в нём, называется анализатором. Для определенияплоскости колебаний должно быть, конечно, заранее известно направлениепропускания анализатора.Закон Малюса. Если поставленный после поляризатора анализаторвращать вокруг направления луча, то при повороте на 360о два раза, когданаправления пропускания поляризатора и анализатора параллельны, черезанализатор будет проходить свет наибольшей интенсивности и два раза, когда онискрещены, анализатор не будет пропускать света вовсе. При любых другихположениях анализатора полного затмения не будет.Пусть направления пропускания поляризатора и анализатора составляютугол , и на анализатор попадает прошедшая через поляризатор волна самплитудой вектора напряжённости Е0 (см. рис.
12). Тогда анализатор пропусти тсоставляющую этой волны, амплитуда которой будет E0 cos . Так какинтенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды световой волны, тоинтенсивность прошедшего через анализатор светаоказываетсяJ2пропорциональной квадрату косинуса угла , т.е. J A cos ( A - коэффициентпропорциональности). Этот закон носит название закона Малюса.2. Поляризация света при его отражении и преломлениина границе раздела двух изотропных диэлектриковЗакон Брюстера. Исследования показали, что получающиеся приотражении и преломлении на границе двух изотропных диэлектриков лучи всегдачастично поляризованы.Степень поляризации отражённого света зависит от угла падения . Принекотором угле падения 0 , который называется углом полной поляризации,или угломБрюстера, отражённый свет оказывается полностью12поляризованным.
Угол Брюстера 0 связан с относительным показателемпреломления n второй среды относительно первой соотношениемtg0 n.Это соотношение называется законом Брюстера. Опытным путём былоустановлено, что электрический вектор в отражённом свете в случае полнойполяризации направлен перпендикулярно плоскости падения (рис. 14).Припадении под углом Брюстера интенсивность отражённого света меньше, чеминтенсивность преломленного. Так как в сумме отражённый и преломлённыйпучки света должны составлять естественный свет, то в преломлённом пучкеоказывается поляризованной (с направлением вектора напряжённостиэлектрического поля в плоскости падения) лишь такая доля света, котораясоответствует интенсивности отражённого пучка.
Таким образом, преломлённыйлуч при падении света под углом Брюстера оказывается частичнополяризованным.6 Для обычногостекластепеньполяризациипреломленноголуча в этом случае составляет около15 %. При других углах падениядоля поляризованного света впреломлённом пучке будет меньше.Еслипреломлённыйлучподвергнуть второму, третьему ит.д. преломлению, то степеньполяризации преломленных лучейвозрастает. Свет, падающий подуглом Брюстера на стопу из 8-10стеклянных пластинок, выйдя изстопы,оказываетсяпочтиполностью поляризованным.Рис. 14Угол между отражённым ипреломлённым лучами в случаеполной поляризации отражённого луча равен 90о . Это вытекает из законаБрюстера. Действительно, с одной стороны, согласно закону Брюстераtg0 sin 0 n,cos 0а, с другой стороны, согласно закону преломленияsin 0 n,sin где угол - угол преломления (рис.
14). Сравнивая эти соотношения, находим,что sin sin 0 . Следовательно, 90o 0 , или 0 90o , т.е. луч OS1перпендикулярен лучу OS2 .6На рис. 14 преимущественное направление электрического вектора для преломлённого луча в плоскости паденияизображается большим количеством чёрточек на луче по сравнению с количеством точек.13Объяснение закона Брюстера. Под действием электрического полясветовой волны, падающей из первой среды во вторую, во второй средеотрицательные заряды, входящие в состав атомов среды, смещаютсяотносительно положительных зарядов в этих атомах. Атомы превращаются вэлектрические диполи.
Так как напряжённость электрического поля в световойволне изменяется периодически, то смещение зарядов носит колебательныйхарактер. Направлено это смещение вдоль линии, по которой направленэлектрический вектор волны. Таким образом, атомы можно принять заэлектрические диполи, электрические моменты которых ориентированы вплоскости колебаний электрического вектораволны перпендикулярно направлению еёраспространения и испытывают периодическиеизменения. Также колеблющиеся диполи самиизлучают электромагнитные волны и, согласнопринципу Гюйгенса, могут рассматриваться каквторичные источники света, вносящие вклад какв отражённую, так и в преломлённую волну.Ясно,чтосвойстваотражённогоипреломлённого света зависят от особенностейизлучения этих диполей.
Из учения обэлектромагнетизме известно, в частности,следующее.1. Каждыйдипольизлучаетполяризованные электромагнитные волны, вкоторых электрический вектор колеблется вплоскости, проходящей через ось диполя, т.е.через направление, вдоль которого происходитдвижение зарядов в диполе при колебаниях.2.
В направлении оси диполя излучениевообще отсутствует. В направлениях же,перпендикулярных оси диполя, интенсивностьизлучения максимальна и одинакова во всестороны.Зависимость интенсивности и поляризацииизлучения диполя от направления по отношениюк оси диполя изображается с помощью полярнойдиаграммы.Нарис. 15, апоказанораспределение интенсивности излучения вплоскости, проходящей через ось AA' диполя.Длина радиуса вектора, проведённого от полюса(точки О) пропорциональна интенсивностиизлучения в данном направлении; чёрточки нарадиусах-векторах показывают, что направленияэлектрическихвектороввизлучаемыхРис.
15электромагнитных волнах лежат в плоскости14чертежа.На рис. 15, б показано распределение интенсивности излучения диполя вплоскости, перпендикулярной его оси. В этой плоскости интенсивность излученияодинакова по всем направлениям (все радиусы-векторы имеют одинаковуюдлину), а электрический вектор в электромагнитной волне направлен вдоль осидиполя, т.е. перпендикулярно плоскости чертежа, что показано точками нарадиусах-векторах.Наконец, на рис. 15, в дано пространственное изображение полярнойдиаграммы, рассечённое плоскостями, проходящими через ось диполя.Пусть на границу, разделяющую две диэлектрические среды I и II , падает подуглом Брюстера 0 из среды I луч естественного света (рис. 16).
В среде IIэлектромагнитные волны, как известно, распространяются в направлениипреломленного луча, определяемого законом преломления. Электрическиевекторы в преломлённых волнах колеблются в направлениях, перпендикулярныхпреломлённому лучу. Колебания электрических векторов вызывают появлениедиполей, оси которых направлены также перпендикулярно преломлённому лучу.Электрические моменты этихдиполей можно разложить надвесоставляющие;составляющую, лежащую вплоскостипадения,иперпендикулярнуюей.Рассматривая каждую из этихсоставляющих как независимыйдиполь, мы получим два видадиполей: одни колеблются вплоскости падения (диполи видаа на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
