phys_3sem_lection_all (823856), страница 27

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

Текст из файла (страница 27)

вектор E колеблет-n2ся в плоскости, параллельной границе раздела. (Сэр Дэвид Брюстер;α2(11 декабря 1781 - 10 февраля 1868) - шотландский физик.) Про-шедшая волна является частично поляризованной. При этом прошедший луч и преломлённый луч направлены перпендикулярно друг к другу.Следовательно, если на границу прозрачных диэлектриков падает под углом Брюстераtg θB =n2волна, поляризованная в плоскости падения, то отражённой волны не будет.n1Замечание. В случае, когда волна падает под углом Брюстера, угол преломления тоже являетсяуглом Брюстера, но для лучей, идущих в обратном направлении - из 2й среды в 1ю.

Действиπsin  − θB πππ2 = cos θ B = 1 = n1 .тельно, т.к. α 2 = π − − θ B = − θ B , то tg α 2 = tg  − θ B  =222 cos  π − θ  sin θ B tg θ B n2B2Семестр 3. Лекция 164Пример. Для границы воздух-стекло tg θB1 =из воздуха в стекло и tg θB 2 =n1≈ 0 , 67 , откуда θВ2≈ 33,820 для обратного направления.n2Стопа Столетова.

Рассмотрим падение естест-θB1венного света на стеклянную плоскую пластинкупод углом Брюстера tg θB1 =n1n2n2≈ 1,5 , откуда θВ1≈56,310 для направления светаn1n2. Тогда отражённыйn1луч будет линейно-поляризован. Прошедший лучθB2будет частично поляризован. Но на нижнюю границу он падает тоже под углом Брюстераtg θB 2 =n1, поэтому отражённый луч также будетn2линейно-поляризован, а степень поляризации прошедшего луча увеличится. Если затем прошедший луч направить на такую же плоскопараллельную пластинку, то опять получим отражённые линейно-поляризованные лучи и на выходеиз неё прошедший луч с большей степенью поляризации.

Если пренебречь поглощением светав пластинках, то в идеальном случае большого числа пластин можно получить линейнополяризованный отраженный и прошедший свет, интенсивности которых будут одинаковыми иравными половине интенсивности падающего света. Реальная конструкция содержит 8-10 пластин и носит название стопа Столетова.Двойное лучепреломление.Если естественный свет проходит через прозрачные кристаллы, решётка которых не является кубической, то наблюдается явление, заключающееся в том, что падающий луч внутрикристалла разделяется на два луча, распространяющихся в разных направлениях с разнымискоростями. Это явление носит название двойного лучепреломления.Кристаллы, в которых наблюдается двойное лучепреломление подразделяются на одноосные и двуосные.Типичные одноосные кристаллы – исландский шпат, кварц, турмалин.В таких кристаллах один из преломлённых лучей подчиняется обычным законам преломления,поэтому его называют обыкновенным лучом и обозначают «о»е(o - ordinary), а второй не подчиняется законам преломления,поэтому его называют необыкновенным лучом и обозначаюто«е» (e - extraordinary).

Даже при нормальном падении светанеобыкновенный луч может отклоняться от нормали. ПриСеместр 3. Лекция 165этом необыкновенный луч не лежит в плоскости, содержащей падающий луч и нормаль к поверхности.Но у одноосных кристаллов существует такое направ-Оптическая осьление, что лучи распространяющиеся вдоль него не разделяеются. Это направление называется главной оптической осьюкристалла. Любая плоскость, параллельная оптической осионазывается главной оптической плоскостью (главным сечением).

Если рассмотреть прошедшие лучи, то окажется, чтонеобыкновенный луч линейно поляризован так, что вектор Ee колеблется в главной плоскостисодержащей необыкновенный луч, а у обыкновенного луча – в перпендикулярном направлениик главной плоскости, содержащей обыкновенный луч.У двуосных кристаллов существуют две оптические оси.Оптическая осьОба луча ведут себя как необыкновенные.

Типичные представиEeтели – слюда, гипс.Для изготовления поляризаторов используются вещества, уEeкоторых ярко выражено явление дихроизма – поглощения одногоиз лучей. Например, в турмалине обыкновенный луч практическиEeполностью поглощается уже при толщине в 1 мм.Двойное лучепреломление объясняется анизотропией ди-электрических свойств – величина относительной диэлектрической проницаемости зависит отнаправления внутри кристалла относительно оптической оси.

У обыкновенного луча направле-Двойное лучепреломление в кристалле исландского шпата (кальцита). Изображение цифры«1» снято сквозь кристалл в Минералогическом музее ОИГГиМ СО РАН.Семестр 3. Лекция 166ние Eo всегда перпендикулярно главной плоскости содержащей этот луч, т.е. всегда перпендикулярно оптической оси, поэтому величина εо не меняется. У обыкновенного луча вектор Eeлежит в главной плоскости, содержащей этот луч, поэтому может быть как параллельным оптической, так и перпендикулярным ему. Следовательно, величина εе не постоянная.Так как в оптически прозрачной среде µ≈1 и поэтому n ≈ ε , то показатели преломления и фазовые скорости обыкновенного и необыкновенного лучей будут разными в направлении перпендикулярном оптической оси. Следовательно, фазовая скорость лучей будет одинаковойвдоль оптической оси и разной в перпендикулярном направлении.

Кристаллы принято делитьна положительные – это когда no < ne , и отрицательные – в этомслучае no > ne .Рассмотрим, например, положительный кристалл. Внутри кристаллаМфазовая скорость обыкновенного луча больше фазовой скоростиенеобыкновенного луча в направлении перпендикулярном оптичеоской оси. Пусть оптическая ось наклонена к поверхности кристалла.Распространение волны можно описать по принципу Гюйгенса. То-Оптическая осьгда обыкновенная и необыкновенная волны, испущенные одновременно точкой М на поверхности, будут двигаться одинаково вдольоси.

Но в перпендикулярном направлении необыкновенная волна будет отставать.Пример. Призма Николя (николь) - поляризационное устройство, в основе принципа действиякоторого лежат эффекты двойного лучепреломления и полного внутреннего отражения. Устройство изобрёл Уильям Николь в 1820 г.Призма Николя представляет собой две одинаковые треугольные призмы из исландскогошпата, склеенные тонким слоем канадского бальзама. Призмы вытачиваются так, чтобы торецбыл скошен под углом 68° относительно направления проходящего света, а склеиваемые стороны составляли прямой угол с торцами. При этом оптические оси кристаллов параллельны другдругу и образуют угол 48о15′ с торцамиклей48о 15′22опризм. Призмы склеены между собой специальным клеем - канадским бальзамом,ео68оОптическая осьпоказатель преломления которого по величине находится между показателями преломления обыкновенного и необыкновенного лучей(Призма не может применяться для поляризации ультрафиолета, так как канадский бальзам поглощает ультрафиолет.)Семестр 3.

Лекция 167Свет с произвольной поляризацией, проходя через торец призмы испытывает двойное лучепреломление, расщепляясь на два луча - обыкновенный, имеющий горизонтальную плоскость поляризации и необыкновенный, с вертикальной плоскостью поляризации. После чего обыкновенный луч испытывает полное внутреннее отражение о плоскость склеивания и поглощаетсязачернённой нижней гранью. Необыкновенный луч беспрепятственно выходит через противоположный торец призмы.Поляроид (поляризационный светофильтр) - один из основных типов оптических линейных поляризаторов; представляет собой тонкую поляризационную плёнку, заклеенную для защиты от механических повреждений и действия влаги между двумя прозрачными пластинками(плёнками).Рассмотрим нормальное падение света на тонкую пластинку, вырезанную из одноосногокристалла, в котором оптическая ось направлена параллельно её грани.

Т.е. свет падает перпендикулярно к её оптической оси. В этом случае не будет пространственного разделения на лучи«о» и «е». Но т.к. фазовые скорости зависят от направления поляризации волны, то на выходеиз пластинки толщиной d у этих лучей появится оптическая разность хода ∆L = no − ne d , следовательно, появится разность фаз ∆α =2πno − ne d .λВ волне, вышедшей из пластинки E = E X + EY , где E X = ( E0 X sin ( ωt − kz + α X ) , 0 , 0 ) ,EY = ( 0 ,E0Y sin ( ωt − kz + αY ) , 0 ) и ∆α = αY − α X =2πno − ne d .λполучаем, что конец вектора E фигуру Лиссажу. Вид этой фигуры зависит (для данного вещества) от толщины пластинки.Если ∆α =2ππno − ne d = + πm то фигура будет эллипсом, откуда для толщины плаλ2стинки no − ne d =λ mλλ+= ( 2m + 1) .

Такой случай принято называть «пластинка в четверть4 24волны». Волна, проходящая через пластинку в четверть волны, поляризована эллиптически.Если ∆α =no − ne d =2πno − ne d = πm то фигура Лиссажу – отрезок прямой. В этом случаеλmλ- и получается «пластинка в полволны». Волна, соответственно, будет линейно2поляризована.Предположим, что на пластинку падает линейно-поляризованная волна.

Тогда пластинкав четверть «превратит» её в эллиптически поляризованную. А пластинка в полволны оставитСеместр 3. Лекция 168линейную поляризацию, но при чётных m плоскость поляризации не изменится, а при нёчетныхm повернётся на π/2.Возможно также применение подобных пластинок для определения эллиптически поляризованного света – так называемых компенсаторов. Если на пути эллиптически поляризованного света поместить пластинку в «четверть волны», то он превратится в линейнополяризованный. Линейно-поляризованный свет можно определить с помощью обычного поляризатора.Естественное вращение. Некоторые вещества, называемые оптически активными, обладают способностью вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них линейно поляризованного света.

Характеристики

Список файлов лекций