§ 2 . Поляризация волн при избирательном поглощении (1120494)

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

Текст из файла

Колебания и волны. Волновая оптикаколичества плоскополяризованных электромагнитных волн совсеми возможными ориентациями плоскостей колебаний.Обсудим теперь способы получения поляризованного света.Некоторые вещества сразу излучают поляризованный свет прилюминесценции(например,сернистыйцинк,некоторыемолекулярные кристаллы). Однако в большинстве случаевисточникисветаиспускаютнеполяризованныеволны(«естественный» свет). В следующем параграфе мы рассмотримявления, позволяющие создавать специальные устройства дляполученияполяризованногосветаизестественного–«поляризаторы».§ 2. Поляризация волн при избирательном поглощенииОдин из способов получения поляризованных волн –пропускание неполяризованных волн через среду, характеризующуюся анизотропными свойствами, в частности, зависимостьюпоглощения волн от плоскости колебаний в проходящей волне.Наглядный пример такой анизотропии для распространяющейсяпо натянутому шнуру поперечной упругой волны показан нарис.5.4 – волна без помех проходит через щель в преграде,аориентированнуюпараллельноплоскости колебаний шнура (а),нобполностьюпоглощается“средой”, если плоскость колебаний перпендикулярна щели (б).ВРис.5.4общемраспространениислучаеволныпричерез131Глава V.

Поляризация волнпоглощающуюсредуамплитудаколебанийубываетсрасстоянием по экспоненциальному закону (см. для плоскойволнысзатуханиеминтенсивностьволныравенствотакже(2.13)).Следовательно,экспоненциальнопадаетприпрохождении волны через поглощающую среду:I(x) = I0e –æПостояннаяæx(5.1).называетсяпоказателемпоглощения.Величина æ зависит от длины волны, и эта зависимость æ( λ )называется спектром поглощения вещества.Соотношениеназывается(5.1)закономвприменениикБугéра–Лáмберта.световымЭтотволнамзаконбылэкспериментально установлен Бугером и теоретически выведенЛамбертом в ХVIII в.

Для вывода соотношения (5.1) Ламбертомбыло сделано вполне естественное допущение о том, чтоотносительноеизменениеучасткеdxпутивинтенсивностипоглощающейволнысредененамаломзависитотинтенсивности и пропорционально длине этого участка:dI= – æ dx.I (x)(5.2)Легко убедиться, что отсюда следует соотношение (5.1).Если свет поглощается атомами или молекулами некоторого“активного” вещества в растворе, причём сам растворитель непоглощает в исследуемой спектральной области, то показательпоглощения раствора, как правило, оказывается пропорциональным концентрации “активного” вещества æ = α0С (здесь С –концентрация, α0 – коэффициент, не зависящий от концентрации).Последнее утверждение по существу означает, что поглощающаяспособностьмолекулы"активного"веществанезависитотприсутствия рядом других молекул и называется законом Бера.132Колебания и волны.

Волновая оптикаКомбинация закона (5.1) с законом Бера носит название законаБугера–Ламберта–Бера. Использование этого закона позволяет вряде случаев оперативно измерять и регулировать концентрациюисследуемого вещества в растворе путем измерения поглощенияв определенной спектральной области.Вернёмся к вопросу о получении поляризованного света.Если вещество, через которое проходит свет, анизотропно, топоказатель поглощения может зависеть от ориентации вектораrнапряжённости электрического поля Е . Вещества, обладающиетакой анизотропией, называются поляризующими*).

В частности,такимсвойствомобладаютприродныеисинтетическиекристаллы турмалина – алюмосиликата, содержащего бор.Однако значительно более широкое применение в оптике вкачествеполяризующихполимеров,длинныепреимущественноспециальнымивсреднашлимолекулыодноморганическиекоторыхнаправлениитехнологическимипленкиориентированы(этоприёмами–достигаетсянапример,растяжением плёнки в процессе её формирования). Поляризующие плёнки (т.н. «поляроиды»), изготовленные на основеполивинилового спирта или поливинилена, при типичной толщиневдолиплоскостьмиллиметраколебанийпропускаюткоторыхтолькосветовыеперпендикулярнаволны,полимернымцепям.Идеальным поляризатором принято называть устройство,которое пропускает 100% энергии световых волн, если плоскостьrколебаний вектора Е параллельна так называемой «главной*)А само это свойство называется «дихроизмом» вещества.133Глава V.

Поляризация волнплоскости поляризатора», и совсем не пропускает те волны, вrкоторых колебания Е перпендикулярны этой плоскости.Пусть на идеальный поляризатор падает световая волна сплоскостьюколебаний,составляющейуголϕсглавнойплоскостью поляризатора – рис.5.5. На этом рисунке символом ⊗главнаяплоскостьполяризатораЕ||ϕ⊗rЕ0показано направление распространения света –перпендикулярноплоскостиповерхности поляроида)напряжённостирисунка(и“от нас”. Векторыэлектрическогополяможноразложить на две составляющие – параллельнуюЕ⊥главнойРис.

5.5плоскостиполяризатораиперпендикулярную к ней с амплитудами Е|| =Е 0 cos ϕ и Е⊥ = Е 0 sin ϕ . Через поляризатор пройдёттолькоперваясоставляющая.Отсюдаследует,чтоинтенсивность прошедшего через поляроид света связана синтенсивностью падающего света I0 простым соотношением,которое носит название закона Малюса*):I = I0cos2ϕ.После прохождения идеального(5.3)поляризатора световаяволна становится плоскополяризованной.Для реальных поляризаторов коэффициенты пропускания(отношения интенсивностей прошедшего через поляризатор ипадающего на него света) для составляющих, параллельных иперпендикулярных главной плоскости поляризатора, отличаютсяот единицы и от нуля, соответственно (α1 < 1, α2 > 0).

Конечно,для хорошего поляризатора всегда α1 >> α2. Свет, прошедшийчерез реальный поляризатор, является частично поляризованным.*)Закон установлен в 1810 г. французским физиком Малю'.134Колебания и волны. Волновая оптикаСветовой поток можно считать состоящим из плоскополяризованного и естественного (неполяризованного). Такойсветпринятоколичественнохарактеризоватьстепеньюполяризации Р:P=I max − I min.I max + I min(5.4)В соотношении (5.4) Imax и Imin – максимальная и минимальнаяинтенсивности света, которые регистрируются (см.

рис.5.5) привращении идеального поляризатора ИППвокруг луча 1 частично поляризованногосвета,вышедшегоиз1реальногополяроида П. (Подчеркнём, что этотэксперимент с идеальным поляроидомИП2Измерительинтенсивностиест.светРис. 5.5часто можно провести “мысленно”).Если луч 1 является полностью плоско поляризованным, топри вращении ИП («анализатора») мы получим Imax = I0, а Imin = 0 и,следовательно, степень поляризации Р = 1 (см. формулу (5.4)).При анализе естественного (неполяризованного) света (есливместо поляроида П по ошибкепоставили обычное стекло)получим Р = 0.135.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги