Т_Глава 5. Параграф 6 (1120545)

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

регистрирующий прибор ни при каком положении главной плоскости поляроида П не зарегистрирует нулевую интенсивность.

В заключение этого раздела обсудим характер поляризации естественного света после его прохождения через кристаллическую пластинку. Так как естественный свет можно рассматривать как совокупность поляризованных в различных плоскостях волн, каждая такая волна при выполнении условия (5.17,а) превратится в эллиптически поляризованную. Однако форма и ориентация эллипсов для световых волн различных длин будет разной (см. рис. 5.23). В итоге из кристаллической пластинки выйдет также естественный свет, но иной “внутренней поляризационной структуры” (вместо совокупности плоско поляризованных – набор эллиптически поляризованных волн).

§ 6. Интерференция поляризованного света

Как показано выше, эллиптически поляризованный свет возникает в результате сложения когерентных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Однако при таком сложении когерентных колебаний не происходит интерференции света. Для доказатель­ства этого сравним интенсивности световых волн, падающих на кристалл-лическую пластинку и выходящих из неё. На входе пластинки:

I₀  ,

а на выходе:

I₁  .

Итак, интенсивность света до прохождения пластинки точно равна интенсивности после неё, независимо от взаимной ориентации плоскости поляризации падающего на пластин­ку света и оптической оси кристаллической пластинки. Отсутствие основного признака интерференции – перераспределения энергии волн в пространстве – как раз и означает, что интерференции света в рассматриваемом случае нет.

Д ля того чтобы интерференция выходящих из кристалла обыкновенного и необыкновенного лучей стала возможной, несколько усложним эксперимент – см. рис.5.24. После кристаллической пластинки поместим ещё один поляроид П₂, который позволит нам выделить составляющие с одинаковым направлением колебаний – а такие волны уже могут интерферировать. Необходимо иметь в виду, что интерференционные эффекты могут наблюдаться только в тех случаях, когда в луче света, прошедшем показанную на рис.5.24 систему, присутствуют компоненты обыкновенной и необыкновенной волн^*). В частности, интерфе­ренционные эффекты будут отсутствовать, если главные плоскости поляроидов П₁ или П₂ либо совпадают с главной оптической плоскостью кристалла, либо перпендикулярны к ней (после поляроида П₂ луч света будет состоять только из необыкновенной, либо только из обыкновенной волны). При всех других взаимных ориентациях главных плоскостей поляроидов П₁, П₂ и главной оптической плоскости кристалла в луче света, падающем на регистрирующее устройство Р, будет происходить усиление или ослабление колебаний светово­го вектора в плоскости П₂ – т.е. будет регистрироваться интер­ференция поляризованных волн. Наиболее типичны два эффекта тако­го рода.

1. Окрашивание кристаллических пластинок

П усть на прозрачную двоякопреломляющую пластинку, вырезан­ную параллельно оптической оси Z, падает по нормали параллель­ный пучок белого света (см. рис.5.24). Для того, чтобы интерферен­ция поляризованных волн была выражена наиболее отчётливо, целесообразно установить поляроид П₁ таким образом, чтобы амплитуды обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле были бы одина­ковыми (угол между главной плоскостью поляроида П₁ и главной оп­тической плоскостью кристалла должен быть равным /4). После выхода из пластинки пучок света будет состоять из эллиптически поляризованных лучей, причем для разных длин волн ₀ разности фаз между обыкновенными и необыкновенными волнами будут отличаться (см. табл. 5.1). Следовательно, ориентация и форма эллипсов, соответствующих волнам разных длин, будут различаться также (для иллюстрации на рис.5.25 по­казаны два таких эллипса, соответствующих волнам и ; луч света распространяется в перпендикулярном к чертежу направле­нии). Очевидно, что после прохождения поляроида П₂, главная пло­скость которого также показана на рис.5.25, относительное содержа­ние волн с длиной в пучке света будет больше, чем волн с длиной (по сравнению с падающим на кристаллическую пластин­ку световым пучком). Это означает, что в результате интерференции поляризованных лучей произошло ослабление волн с длиной по сравнению с волнами . Если толщина кристаллической пластинки всюду одинакова, то при наблюдении через поляроид П₂ пластинка бу­дет казаться окрашенной в цвет, соответствующий . При пово­роте главной плоскости поляроида П₂ на /2 вместо усиления волн с длиной произойдет их ослабление и кристаллическая пластинка окрасится в дополнительный цвет (например, из синей превратится в оранжевую).

_{Е сли пластина неоднородна по толщине, то все области одинаковых толщин окрасятся в один цвет. По распределению цветных полос или пятен по поверхности пластины можно судить о степени и характере этой неоднородности толщины пластины. Например, ес­ли кристаллическая пластинка имеет форму клина, то в опыте, показанном на рис.5.24, она окажется испещрён­ной цветными полосами, параллельными ребру клина. Чередующиеся полосы одинаковой окраски соответствуют изменению оптической разности хода между обыкновенным и необыкновенным лучами на целое число длин волн (т.е. изменению разности фаз колебаний в этих волнах на 2m, где m = 1, 2, 3, ...).}

2. Полосы равного наклона

Пусть на плоскопараллельную кристаллическую пластинку, вырезанную перпендикулярно оптической оси Z, падает сходящийся пучок белого света (см. рис.5.26). В этом случае оптическая разность хода между обыкновенными и необыкновенными волнами зависит только от угла падения соответствующего луча на пластинку (). Условия интерференции волн, падающих на пластинку под одинаковыми углами , идентичны. Для какого-то определенного значения  условие максимума интерференции будет выполняться для световых волн, соответствующих вполне определенному цвету. Поэтому в опыте, показанном на рис.5.26, однородная по толщине кристаллическая пластина будет казать­ся покрытой концентрическими окружностями разных цветов. В цент­ре цветной картины будет светлое или темное пятно (центральный световой луч распространяется вдоль оптической оси, поэтому необыкновенные волны в нем отсутствуют); интенсивность пятна в центре зависит от взаимного расположения главных плоскостей по­ляроидов П₁ и П₂.

Так как лучи, лежащие в главной плоскости поляроида П₁ (или в перпендикулярной к ней плоскости), будут возбуждать в кристалле только необыкновенные (или только обыкновенные) вол­ны, вся цветная интерференционная картина будет пересечена бесцветным «крестом», интенсивность которого такая же, как пятна, находящегося в центре креста. Обычно наиболее яркая интерференционная картина получается при скрещенных по­ляроидах П₁ и П₂; в этом случае крест и центральное пятно – абсолютно тёмные.

Если в качестве источника света использовать лазер, то интерференционная картина, естественно, получается одноцветной, но зато очень чёткой. Небольшое отклонение оптической оси кристалла от нормали к поверхности пластинки сразу проявляется в искажении центральной симметрии интерференционной картины. Поэтому поляризационно–оптический метод наблюдения кристаллов в сходящемся лазерном пучке света (т.н. «метод лазерной коноскопии ») широко используется для точного определения ориента­ция оптической оси кристаллов. Кроме того, метод позволяет легко отличать одноосные двоякопреломляющие кристаллы от двуосных.

*⁾ Строго говоря, термин «обыкновенный» и «необыкновенный» при­менимы только для лучей, распространяющихся в кристалле.

167

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