00-Теоретическое введение к задачам на поляризацию (1120577), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

из пластинки выходят два луча,интерферирующих после прохождения через анализатор.21в) Покажем на примере, что разность фаз складываемых колебаний,кроме толщины пластинки и разности показателей преломленияобыкновенного и необыкновенного лучей, зависит ещѐ и от углов, которыесоставляют направления пропускания поляризатора и анализатора междусобой и с оптической осью пластинки. Чтобы исключить одновременноевлияние на условия интерференции толщины пластинки, будем считать, чтоколебания в обыкновенном и в необыкновенном лучах при выходе изпластинки имеют одинаковую фазу, т.е.

пластинка представляет собойпластинку в целую длину волны. На рис. 20, а изображѐн случай, когдасоставляющие вдоль направления пропускания анализатора электрическихвекторов Е0 обыкновенноголуча и Ее необыкновенного лучанаправлены в одну сторону.Величина суммарного векторапослепрохождениясветоманализатораравнасуммевеличин составляющих Е0 и Ее .На рис. 20, б исходные векторыЕ0 и Ее те же, но направлениепропусканияанализатораоповѐрнуто на 90 . В этом случаеРис.20составляющие векторов Е0 и Еенаправлены в противоположные стороны. Величина суммарного векторанапряжѐнности равна разности величин этих составляющих.

Изменениезнака одного из векторов при сложении колебаний равносильнодополнительной разности фаз, равной . Таким образом, при поворотеанализатора на 90 о условия интерференции света независимо от его длиныволны изменяются на обратные: там, где был максимум, образуется минимуми наоборот. Легко показать, что тот же результат получится, если принеизменном положении анализатора повернуть на 90 о поляризатор.Можно показать также, что при наложении друг на другаинтерференционных картин, которые наблюдаются при повороте на 90 ополяризатора или анализатора, должен получиться свет исходнойинтенсивности, т.е. сложение таких интерференционных картин должнопривести к исчезновению интерференции.Выясним теперь роль поляризатора для получения интерференцииполяризованных лучей.

Как известно, естественный свет представляет собойсовокупность волн, испускаемых большим количеством атомов. Каждаяиспущенная атомом волна поляризована в какой-то плоскости. Поэтому всѐизложенное выше пригодно для описания явлений, которые происходят стакой волной при еѐ прохождении через двоякопреломляющую пластинку ианализатор, т.е. каждая отдельная волна давала бы свою интерференционнуюкартину и в отсутствие поляризатора.

Однако, в виду хаотичногораспределения направлений поляризации в естественном свете, для каждой22волны, испущенной каким-либо атомом, найдѐтся соответствующая волна,испущенная другим атомом, имеющая ту же частоту, но поляризованная вперпендикулярной плоскости. Как говорилось выше, интерференционныекартины, которые дают две волны, поляризованные во взаимноперпендикулярных плоскостях, являются дополнительными друг для друга ипри наложении исчезают.

Таким образом, без поляризатора, которыйоставляет только одну плоскость поляризации, интерференции от источникаестественного света наблюдаться не будет. Иначе говоря, обыкновенный инеобыкновенный лучи, получаемые расщеплением естественного света вдвоякопреломляющей пластинке, некогерентны.Цвета кристаллических пластинок. До сих пор мырассматривали интерференционную картину, получающуюся при освещениидвоякопреломляющей пластинки, помещѐнной между поляризатором ианализатором, монохроматическим светом.

Разберѐм теперь еѐ вид приосвещении пластинки белым светом. Как известно, белый свет состоит излучей с различной длиной волны, смешанных в определѐнной пропорции.Для лучей разных длин волн условия интерференции оказываютсяразличными. Например, если двоякопреломляющая пластинка являетсяпластинкой в целую волну для лучей красного цвета с длиной волны660 мкм , то для синих лучей с длиной волны с 440 мкм она будеткрпластинкой в полволны, так каккр3 с.2Поэтому при освещении белым светом в результате интерференциипроисходит усиление лучей одной длины волны и ослабление другой. Приэтом нарушается пропорция интенсивности лучей разных длин волн,необходимая для того, чтобы пучок света был белым.

Пластинка кажетсяокрашенной в некоторый цвет. Ясно, что при другой толщине пластинкиусиливаются и ослабляются лучи других длин волн, и цвет пластинкиоказывается иным. Неоднородная по толщине пластинка оказываетсяпокрытой разноцветными полосами или пятнами порой с необыкновеннокрасивыми причудливыми сочетаниями цветов.Если направление пропускания поляризатора или анализаторапараллельно или перпендикулярно оптической оси пластинки, то, какговорилось ранее, интерференции не происходит.

Поэтому, если пластинкуповорачивать вокруг направления луча, то каждый раз, когда выполняютсяэти условия, цвета пропадают.Наконец, при повороте поляризатора или анализатора наблюдаетсяизменение цветов. В частности, при параллельных поляризаторе ианализаторе усиливаются лучи таких длин волн, которые ослабляются прискрещенных поляризаторе и анализаторе, и наоборот. Цвета, сменяющиедруг друга в этих случаях, называются дополнительными.

Например,красному цвету дополнительным является зелѐный, жѐлтому – голубой.Смена цветов на дополнительные является очень эффектной, особенно, когдаинтерференция наблюдается в кристаллической пластинке, составленной из23кусочков разной толщины и различной ориентации оптических осей, дающихсамые разнообразные цвета.Искусственная анизотропия. Мы говорили, что двойноелучепреломление в кристаллах связано с их анизотропией, т.е. различием всвойствах по разным направлениям кристаллической решѐтки. При помощинекоторых внешних воздействий можно вызвать анизотропию и у веществ,которые обычно изотропны, например, у некристаллических (аморфных)веществ, и, следовательно, обнаружить у них двойное лучепреломление.Если кусок какого-либо прозрачного изотропного вещества (стекла,целлулоида, органического стекла) поместить между скрещеннымиполяризатором и анализатором, то при его рассматривании так, как этопоказано на рис.

17 для кристаллической пластинки, он будет казатьсятѐмным; в изотропном веществе луч не будет разбиваться на два, аскрещенные поляризатор и анализатор света не пропускают. Если же этоткусок вещества подвергнуть какой-либо деформации (например, сжать илиизогнуть), то он оказывается покрытым тѐмными и светлыми полосами (вмонохроматическом свете) или цветными полосами (в белом свете).Появление таких полос указывает на возникновение двойноголучепреломления внутри этого прежде изотропного вещества. При этомразница в показателях преломления между обыкновенным инеобыкновенным лучами будет зависеть от величины внутреннихнапряжений, возникших при деформации. Места, имеющие одинаковый цвет,должны, таким образом, соответствовать разным напряжениям.Изготовляя прозрачные модели различных деталей и подвергая ихдеформациям, можно при помощи двойного лучепреломления изучатьраспределение напряжений внутри этих деталей.

Это значительно облегчаетрасчѐты прочности деталей сложных конфигураций.В некоторых случаях внутренние напряжения могут сохраняться ипосле того, как перестали действовать силы, вызвавшие деформацию (такназываемое упругое последействие). Поэтому после механической илитермической обработки тела из изотропных веществ могут статьдвоякопреломляющими.

У стекла, например, внутренние напряжения частопроявляются при неравномерном остывании. Двойным лучепреломлениемобладают листы целлофана, получающиеся путѐм прокатки между вальцамиизотропной целлюлозной массы.В некоторых веществах искусственная анизотропия может бытьвызвана наложением электрического поля (явление Керра) или магнитногополя (явление Коттона-Мутона).24.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы