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

Текст из файла

Колебания и волны. Волновая оптика

количества плоскополяризованных электромагнитных волн со всеми возможными ориентациями плоскостей колебаний.

Обсудим теперь способы получения поляризованного света. Некоторые вещества сразу излучают поляризованный свет при люминесценции (например, сернистый цинк, некоторые молекулярные кристаллы). Однако в большинстве случаев источники света испускают неполяризованные волны («естественный» свет). В следующем параграфе мы рассмотрим явления, позволяющие создавать специальные устройства для получения поляризованного света из естественного – «поляризаторы».

§ 2. Поляризация волн при избирательном поглощении

О дин из способов получения поляризованных волн – пропускание неполяризованных волн через среду, характери-зующуюся анизотропными свойствами, в частности, зависимостью поглощения волн от плоскости колебаний в проходящей волне. Наглядный пример такой анизотропии для распространяющейся по натянуто­му шнуру поперечной упругой волны показан на рис.5.4 – волна без помех про­ходит через щель в преграде, ориентированную параллельно плоскости колебаний шнура (а), но полностью поглощается “средой”, если плоскость колеба-ний перпендикулярна щели (б).

В общем случае при распростране­нии волны через поглощающую среду амплитуда колебаний убывает с расстоянием по экспоненциальному закону (см. для плоской волны с затуханием равенство (2.13)). Следовательно, интенсивность волны также экспоненциально падает при прохождении волны через поглощающую среду:

I(x) = I₀e ^{– æx}. (5.1)

Постоянная æ называется показателем поглощения. Величина æ зависит от длины волны, и эта зависимость æ() называется спектром поглощения вещества.

Соотношение (5.1) в применении к световым волнам называется законом Бугéра–Лáмберта. Этот закон был экспериментально установлен Бугером и теоретически выведен Ламбертом в ХVIII в. Для вывода соотношения (5.1) Ламбертом было сделано вполне естественное допущение о том, что относительное изменение интенсивности волны на малом участке пути dx в поглощающей среде не зависит от интенсивности и пропорционально длине этого участка:

– ædx. (5.2)

Легко убедиться, что отсюда следует соотношение (5.1).

Если свет поглощается атомами или молекулами некоторого “ак­тивного” вещества в растворе, причём сам растворитель не поглоща­ет в исследуемой спектральной области, то показатель поглощения раствора, как правило, оказывается пропорциональ-ным концентра­ции “активного” вещества æ = ₀С (здесь С – концентрация, ₀ – коэффициент, не зависящий от концентрации). Последнее утвержде­ние по существу означает, что поглощающая способность молекулы "активного" вещества не зависит от присутствия рядом других моле­кул и называется законом Бера. Комбинация закона (5.1) с законом Бера носит название закона Бугера–Ламберта–Бера. Использование этого закона позволяет в ряде случаев оперативно измерять и регулировать кон­центрацию исследуемого вещества в растворе путем измерения погло­щения в определенной спектральной области.

Вернёмся к вопросу о получении поляризованного света. Если вещество, через которое проходит свет, анизотропно, то показатель поглощения может зависеть от ориентации вектора напряжённости электрического по­ля . Вещества, обладающие такой анизотропией, называются поляризующими^*). В частности, таким свойством обладают природные и синте­тические кристаллы турмалина – алюмосиликата, содержащего бор. Однако значительно более широкое применение в оптике в качестве поляризующих сред нашли органические пленки полимеров, длинные молекулы которых ориентированы преимущественно в одном направлении (это достигается специальными технологическими приёмами – на­пример, растяжением плёнки в процессе её формирования). Поляри­зующие плёнки (т.н. «поляроиды»), изготовленные на основе поливи­нилового спирта или поливинилена, при типичной толщине в доли миллиметра пропускают только световые волны, плоскость колебаний которых перпендикулярна полимерным цепям.

Идеальным поляризатором принято называть устройство, которое пропускает 100% энергии световых волн, если плоскость колебаний вектора параллельна так называемой «главной плоскости поляризатора», и совсем не пропускает те волны, в которых колебания перпендикулярны этой плоскости.

Пусть на идеальный поляризатор падает световая волна с плоскостью колебаний, составляющей угол  с главной плоскостью п оляризатора – рис.5.5. На этом рисунке символом  показано направление распространения света – перпендикулярно плоскости рисунка (и поверхности поляроида) “от нас”. Векторы напряжённости электрического поля можно разложить на две составляющие – параллельную главной плоскости поляризатора и перпендикулярную к ней с амплитудами Е_ = Е₀cos и Е_ = Е₀sin. Через поляризатор пройдёт только первая составляющая. Отсюда следует, что интенсивность прошедшего через поляроид света связана с интенсивностью падающего света I₀ простым соотношением, которое носит название закона Малюса^*):

I = I₀cos². (5.3)

После прохождения идеального поляризатора световая волна становится плоскополяризованной.

Для реальных поляризаторов коэффициенты пропускания (отношения интенсивностей прошедшего через поляризатор и падающего на него света) для составляющих, параллельных и перпендикулярных главной плоскости поляризатора, отличаются от единицы и от нуля, соответственно (₁ < 1, ₂ > 0). Конечно, для хорошего поляризатора всегда ₁ >> ₂. Свет, прошедший через реальный поляризатор, является частично поляризованным.

Световой поток можно считать состоящим из плоско-поляризованного и естественного (неполяризованного). Такой свет принято количественно характеризовать степенью поляризации Р:

. (5.4)

В соотношении (5.4) I_max и I_min – максимальная и минимальная интенсивности света, которые регистрируются (см. рис.5.5) при вращении идеального поляризатора ИП вокруг луча 1 частично поляризованного света, вышедшего из реального поляроида П. (Подчеркнём, что этот эксперимент с идеальным поляроидом часто можно провести “мысленно”).

Если луч 1 является полностью плоско поляризованным, то при вращении ИП («анализатора») мы получим I_max = I₀, а I_min = 0 и, следовательно, степень поляризации Р = 1 (см. формулу (5.4)). При анализе естественного (неполяризованного) света (если вместо поляроида П по ошибке поставили обычное стекло) получим Р = 0.

*⁾ А само это свойство называется «дихроизмом» вещества.

*⁾ Закон установлен в 1810 г. французским физиком Малю'.

135

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов книги