- •Графическое изображение поляризации.
- •Поляризация света при отражении и простом преломлении. Закон Брюстера.
- •Поляризация при двойном лучепреломлении. Характеристика обыкновенного и необыкновенного лучей.
- •Свойства “о” и “е” лучей.
- •Поляризационные приборы. Призма Николя: устройство, ход лучей, принцип работы.
- •Устройство призмы.
- •Поляроиды. Дихроизм. Прохождение света через систему «поляризатор - анализатор». Закон Малюса.
- •Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами. Поляриметрия.
ЯГМА
Медицинская физика
Фармацевтический факультет
1 Курс
2 семестр
Лекция № 15,16.
« Физика поляризационных явлений »
Составил: Крайнова Е.Ю.
2003 г.
-
Свет как электромагнитная волна. Поляризация света, ее виды и количественная оценка.
Свет – это поперечные электромагнитные волны, длина которых в вакууме составляет 380-780 нм.
Основные волновые характеристики света:
-
период Т (с)
-
частота (с-1, Гц)
-
длина волны «»(м, см, нм, . . )
-
скорость распространения волны v (м/с)
-
фаза .
Как всякую электромагнитную волну, световую волну можно представить тремя взаимно перпендикулярными векторами:
- электрический вектор (напряженность электрического поля)
- магнитные вектор (напряженность магнитного поля)
- вектор скорости показывающий направление распространения волны.
Векторы и колеблются в одинаковых фазах.
(напряженность магнитного поля) не оказывает ни химического ни биологического действия. магнитную составляющую электромагнитной волны в дальнейшем учитывать не будем.
(напряженность электрического поля) оказывает физиологическое действие на рецепторы глаза, вызывает ощущение света. вектор - световой вектор.
В любом источнике света волны излучаются множеством молекул и атомов. Каждое мгновение в теле «гаснут» и «зажигаются» миллиарды атомов. Световые векторы этих волн расположены в разнообразных плоскостях, а колебания происходят в разных фазах. в естественном луче света равномерно представлены все возможные колебания светового вектора в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны и ориентация его хаотически меняется со временем.
В отличии от естественных, лучи света с определенным или преимущественным направлением колебаний светового вектора носят название поляризационных лучей.
Поляризация света – это явление преимущественной или полной ориентации светового вектора электромагнитной волны при прохождении через оптически анизотропные среды или при отражении от поверхностей диэлектрических твердых и гладких веществ. (стекло, вода).
Плоскополяриозованный свет – свет, у которого колебания светового вектора происходят с одной плоскости.
Плоскость поляризации – плоскость, проходящая через направление волны и направление колебаний светового вектора.
Виды поляризации.
-
По степени выраженности.
Полная – световой вектор ориентирован только в одном направлении.
-
Полная поляризация по вертикали.
уi=1 суммарная компонента по У; хi=0 суммарная компонента по Х.
Частичная – световой вектор имеет преимущественную ориентацию в каком – либо одном направлении.
-
частично поляризованный свет по вертикали.
уi>хi
Плоскость рисунков перпендикулярна направлению распространения света
-
По характеру изменения во времени.
-
Линейная – направление колебаний светового вектора фиксировано и не меняется со временем.
-
Круговая – ориентация светового вектора меняется по кругу с течением времени либо по часовой стрелке, либо против без изменения амплитуды.
-
Эллиптическая – ориентация вектора либо по часовой стрелке, либо против с изменением амплитуды.
Графическое изображение поляризации.
А) - естественный (неполяризованный) луч.
Б) - полностью поляризованный свет
В
частично
поляризованный свет
Стрелки указывают направление колебаний светового вектора в плоскости рисунка.
Точки – направление колебаний светового вектора в плоскости, перпендикулярной поляризации.
Степень поляризации (Р) – отношение разности интенсивностей суммарной компоненты вектора по вертикали () и горизонтали () к их сумме.
Для естественного света Р=0.
Для полностью поляризованного Р=100% (1)
Для частично поляризованного 0%<P<100%
-
Поляризация света при отражении и простом преломлении. Закон Брюстера.
Суть: при попадании естественного света на диэлектрик часть светового луча отражается, а часть преломляется, если диэлектрик прозрачен для света. При этом отраженный и преломленный лучи частично поляризуются.
Преимущественная поляризация отраженного луча происходит в плоскости перпендикулярной плоскости падения, а преломленного – в плоскости падения.
В 1815г. англичанин Д. Брюстер установил соотношение между показателем преломления n и таким углом естественного света, при котором отраженный луч света, при котором отраженный свет полностью поляризован, а угол между отраженным и преломленным лучами равен 90.
Закон Брюстера: отраженный от поверхности диэлектрика свет полнлстью поляризован тогда, когда тангенс угла падения луча равен показателю преломления диэлектрика.
Вывод:
Для одного и того же диэлектрика угол Брюстера Б зависит от падающих на диэлектрик лучей.
-
Поляризация при двойном лучепреломлении. Характеристика обыкновенного и необыкновенного лучей.
Двойное лучепреломление – это физическое явление образования на границе некоторых (анизотропных) сред двух поляризованных лучей, отличающихся по свойствам.
В анизотропных средах имеется различие физических свойств, в том числе и оптических, по разным направлениям среды.
Пример: анизотропия оптических свойств кристалла проявляется, например, в различии скорости распространения света и в различии показателя преломления по разным направлениям.
Оптическая ось кристалла – это такое направление, вдоль которого естественный неполяризованный луч не разделяется на два отдельных луча.
Главная плоскость кристалла – плоскость проходящая через оптическую ось и падающий луч.
При переходе света в анизотропную среду происходит разложение естественного света на два луча – обыкновенный и необыкновенный.
Луч «о» – обыкновенный, имеет сферический фронт и его (n) по всем направлениям одинаковы.
Луч «е» – необыкновенный, имеет эллиптический фронт и его (n) зависит от его направления.
MN- оптическая ось кристалла – это то направление, вдоль которого нет двойного лучепреломления.