Ф. Крауфорд - Волны (1120526), страница 96

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

Текст из файла (страница 96)

Если он выглядит так же, то это не круговой поляроид. (Замечательное свойство асимметрии кругового поляроида будет рассмотрено позже.) Возьмите два поляроида, расположите их друг за другом и посмотрите через них на источник света. Вращайте один поляроид относительно другого. Говорят, что поляроиды скрещены, когда свет от источника практически не виден. В этом случае их оси свободного пропускания расположены перпендикулярно друг к другу. Когда эти оси параллельны, свет, прошедший через первый поляроид, проходит и через второй.

Пусть свет, испускаемый источником, не поляризован. Это значит, что интенсивность линейно-поляризованных колебаний по х и у одинакова. В идеальном случае, если обе поверхности первого полароида имеют неотражающее покрытие (т. е. если импедансы согласованы) и если все углеводородные цепочки строго параллельны и толщина поляроида такова, что в нем полностью поглощается нежелаемая компонента, то через поляроид проходит 50««е интенсивности падающего света. Однако в действительности на поляроидах нет неотражающего покрытия. Поэтому на каждой поверхности теряется около 4о4 падающей интенсивности. [Коэффициент преломления вещества, из которого сделан поляроид, примерно такой же, как и у стекла, т. е.

близок к 1,5, Поэтому величина отраженной интенсивности от каждой поверхности составляет 1(п— — 1)/(и+1)!«ж0,04 падающей интенсивности. При усреднении по видимой полосе длин волн можно пренебречь интерференцией внутри полароида. С учетом сказанного полные потери составят 6 о«е . ) Если цепочки углеводородов выстроены (вытянуты) строго по линии, то других потерь интенсивности не будет. Поляроид, обозначаемый Н(х(-46, пропускает 46«8 падающего неполяризованного света. Через поляроид НЫ-32 проходит около 32««8 начальной интенсивности падающей на поляроид волны или около 64зй интенсивности, выделяемой поляроидоги компоненты. (Поляроид пропускает меньше 1О ' интенсивности поглощаемой компоненты поляризации во всей видимой части спектра.) Если ось второго полароида параллельна ос««первого, то через второй поляроид пройдет 64««е падающей на него интенсивности, поскольку свет после первого поляроида ли*) В приложенном к американскому изданию «оптическом наборе» есть пять серых кусков пластика.

Четыре из них — поляроиды типе И(Ч-32, пятый— поляризатор, создающий круговую поляризацию. Его устроиство рессмотрена дзльше. для краткости будем вззывзть его «круговой поляризатор». Имея поляроидныс фотофильтры (их можно приобрести в фотомзгззине, они предстзвляют собой кусок полярондз, зажатый между стеклами и ззключенный в оправу), читатель сможет выполнить все опыты, которые автор производит с «оптическим нзборои», и самостоятельно сделать «круговой поляризатор» (см, домашние опыты 8.10 и 8.11). (Прим. ред.) 888 Рис. 8.5.

Идеальный поляриаатор. Ось яропуснания !для Е) направлена по Е гсоставляющая Е, параллельная 8, пронодвт вторая составляющая Ед полностью потлоща ется. нейно поляризован вдоль направления, совпадающего с осью свободного пропускания.

Таким образом, интенсивность света, прошедшего через два параллельных линейных полароида НХ-З2, равна 1,р,н,— — 1„,д 0,32 0,64=-0,2!1и„, (50) где 1п,д — интенсивность падающего неполяризованного света. Идеальный поляризатор. Закон Малюса. Идеальным поляризатором был бы поляроид НХ-50 (такого полароида не существует, но его удобно рассматривать в качестве примера). 11ы пре- й небрегаем потерей интеисив- Еь йт ности при отражении и считаем, что ненужная компо- 8 пента полностью поглощается, а нужная компонента (с яо Ыо вектором Е, параллельным ЯзосУ оси пропускания, т. е.

перпендикулярным углеводород- е ным цепочкам) полностью проходит. Если линейно-поляризованный свет с амплитудой электрического поля Е, распространяющийся в направлении оси х, нормально падает на поляроид, и если е — направление оси пропускания идеального поляроида, то через поляроид проходит только компонента (Е е) е. Прошедший поток энергии 1пр, меньше падакицего потока 1п,д в (Е е)'/(Е') раз: (5! ) где Е==- Е/!Е! — единичный вектор вдоль направления Е. Уравнение (5!) часто называют законодр Малюса (см. рис. 8.5). 1)ы знаем, что если два поляроида„оси пропускания которых е, и е, взаимно перпендикулярны, расположить друг за другом, то через такую систему свет не пройдет.

Однако если между этими поляроидами вставить третий поляроид, направление оси которого не совпадает ни с е„ни с ею то поле, прошедшее через эту систему, не будет равно нулю. (См, задачу 8.3,) Вы убедитесь в этом экспериментируя с поляроидами пли с поляроидными фотофильтрами. Поляризация при рассеянии. В солнечный день посмотрите на голубое небо через поляроид.

Поднесите его близко к глазу, чтобы видеть через него большую часть неба. Вращая поляроид, вы увидите, как на небе возникают темные полосы. Это значит, что свет, приходящий от неба (солнечное излучение, рассеиваемое молекулами воздуха), поляризован. Измерьте (грубо) угол между линней, соединяющей вашу голову и область неба с наиболее ярко выраженной поляризацией, и линией соединяющей солнце с этой областью. 369 духа (рис.

З.б). Электрическое поле в солнечном излучении не поляризовано. (Чтобы убедиться в этом, вырежьте небольшое отверстие в куске картона. Расположите картон так, чтобы солнечный свет п о- дзубв4й7 г1ап у1'рргйай(ииЪ р ходил через отверстие и на Р полу образовалось яркое '4 Нарлю0алудль пятно. Накройте отверстие полярондом и, вращая его, наблюдайте за изменением интенсивности (яркости) пятна на полу.

Не смотрите на солнце1) Электроны в молекуле воздуха ведут себя подобно осциллятору, находящемуся под действием падающего света. Поэтому их колебания представляют суперпозицию движений вдоль осей х и у. Колеблющиеся электроны излучают во всех направлениях, но их излучение неодинаково для разных направлений.

Из п. 7.5 мы знаем, что амплитуда и направление поляризации электрического поля, излучаемого отдельным колеблющимся точечным зарядом, зависят от проекции амплитуды движения колеблющегося заряда. Под проекцией амплитуды мы подразумеваем амплитуду той компоненты движения электрона, которая перпендикулярна направлению распространения х, т. е. направленшо от электрона к наблюдателю. Если вектор г направлен по у, то наблюдатель видит только х-компоненту движения электрона. Поэтому наблюдаемое им излучение будет полностью линейно- поляризованным по х.

В этом случае интенсивность излучения равна половине интенсивности излучения в направлении х, когда наблюдзтелю «видны> обе компоненты движения электрона. (В нашем прнмере трудно смотреть в направлении — х, так как мы должны смотреть прямо на солнце. Однако, наблюдая различные участки неба, Рис. О.б. Поляризация при рассеянии. Ось у лежат в плоскости осей а и т, Наблюдатель виднт полную проекцию движения электрона на ось к и лню часть проекции движения на ось у, пропорциональную соэ О. При О=.ОО' рассеянное излучение полностюо Ыа !Ойчдэ) поляризаваао по оси а. 3?О (Эта область при некоторых положениях поляроида будет наиболее темной.) Вы обнаружите, что указанный угол равен (примерно) 90'. Измерьте направление поляризации. (Ось пропускания полароида можно найти, рассматривая через него источник с известной поляризацией, например, если смотреть на свет, отраженный от стекла, паркета или пластика, покрывающего пол.

Мы покажем, что отраженный свет поляризован в направлении, параллельном плоской отражающей поверхности, т. е. перпендикулярном плоскости падения.) Объяснение поляризации голубого неба заключается в следующем. Пусть х — направление распространения света от солнца а' до данной молекулы воз- можно заметить, что свет от неба вблизи солнца ие поляризован. Также не поляризован свет, попавший в ваш глаз после рассеяния на угол, близкий к 180 . Описанный процесс поляризации показан на рис. 8.6. Интересно, что пчелы реагируют на поляризацию излучения. Информацию о поляризации неба они используют для ориентации *).

Некоторые люди тоже могут чувствовать поляризацию, не прибегая к поляроидам; опи видят пятна Гайдингера **). Деполяризации при хгногократноя! рассеянии. Механизм поляризации луча прожектора, который при рассмотрении со стороны имеет синий оттенок, аналогичен механизму поляризации голубого неба. В тумане луч прожектора выглядит белым и теряет синий оттенок; в этом случае свет не поляризован. Точно так же солнечный свет не поляризуется при отражении от белых облаков, от сахара цли от листа белой бумаги.

Хотя единичное рассеяние под подходящим углом может дать строго линейно-поляризованный свет, это не означает, что большое число рассеяний улуч!пит дело. Свет, отраженныи от стекла под соответствую!цим углом, будет полностью линейно поляризован. (Этот случай рассматривается в следующем пункте.) Если теперь из стекла сделать стеклянную пудру, то свет, падающий на слой такой пудры, прежде чем выйти из слоя, будет претерпевать многократное отражение. В результате вы будете наблюдать излучение от электронов, колеблющихся во всех направлениях. Действительно, помимо излучения от источника света, электроны возбуждаются излучением, приходящим из многих других направлений.

(Это излучение вызвано отражением в соседних слоях стеклянной пудры.) Наглядный пример деполяризации при многократном рассеянии можно полу чить, поместив полупрозрачную восковую бумагу (кальку) между двумя скрещенными поляропдами. Восковая бумага почти полностью деполярпзует свет, поляризованный первым поляроидом. Многократное рассеяние света восковой бумагой можно продемонстрировать следующим образом. Положите бумагу на страницу книги. При этол! вы легко увидите черные буквы.

Если бумагу приподнять цад страницей на один-два сантиметра, то буквы расплывутся и станут практически неразличимы. Для понимания этого примера можно считать, что от буквы на ваш глаз падает <черный свет», который рассеивается восковой бумагой. Приведем еще один опыт, иллюстрирующий рассеяние света восковой бумагой. Возьмите фонарик и направьте его луч через восковую бумагу на какую-либо поверхность. Постепенно удаляя фонарик от бумаги, наблюдайте за размерами светового пятна, образованного светом, прошедшим через бумагу. В прозрачном слое стекла или пластика падающий свет не претерпевает многократного рассеяния (вы можете читать через чистое *) Кзг! топ и г 1» Ь, Веея, Тве!г тг!з)оп, С1зепнсз1 Бепзе, зпо Ьзпдпзде (Пчелы, их зреиие, чувства и язык), Согпец Бп!чегзцу Ргезз., 1Щзсз, !ч.

Характеристики

Список файлов книги