4.2.Жарықтың эллипстік поляризациялануы

Электр өрісінің кернеулігі векторына басымдылық беріледі және оны жарық векторы деп атайды.

Е_у, Н_z және Е_z, Н_у толқындарының әрқайсысы толқындық теңдеуді қанағаттандыруы тиіс. Жалпы жағдайда жазық гармоникалық толқында Е_у, Е_z құраушыларының екеуі де нөлден өзгеше, ал электр өрісінің векторы мына түрде болады:

. (1)

Электр өрісінің құраушылары гармоникалық заң бойынша өзгеретін мына жазық толқынды қарастырайық

. (2)

х = const жазықтығында векторының ұшы қозғалатын траектория теңдеуін табайық. Ол үшінбелгілеуін енгізіп, (2) өрнегін былайша түрлендірейік:

Осыдан

Осы теңдеулердің оң және сол бөліктерін квадраттап алып және бұларды қосып, мынаны табамыз: . (3)

(3) теңдеуі эллипстің теңдеуі болып табылады. Эллипс қабырғалары y, z өстеріне параллель және ұзындықтары 2А₁ және 2А₂ болатын тік төртбұрыш ішіне сызылған (1а-сурет). Сонымен, жалпы жағдайда жазық монохроматты жарық толқыны таралғанда векторының ұшы х=const жазықтығында эллипс сызады. Магнит өрісі кернеулігінің векторы да өзін дәл осылай көрсетеді. Осындай толқын эллипстік поляризацияланған толқын деп аталады.

х=const жазықтығында эллипс бойынша қозғалып векторының ұшы сағат тілі бағыты бойынша немесе сағат тіліне қарсы айнала алады. Осы екі күйді ажырату үшін оптикада оң поляризация (жарық сәулесіне қарсы қарап тұрған бақылаушы үшінвекторы сағат тілі бағытында айналады) және сол поляризация (векторының айналысы қарама-қарсы бағытта) ұғымдары енгізіледі.векторының айналыс бағытыфазалар айырымының таңбасына тәуелді болатындығын көрсетейік.болатын t₀ уақыт мезетін сайлап алайық. Осы уақыт мезетінде (2) формулаларына сәйкес

. (4)

Мұндағы . (4) формулаларынан,векторының ұшы өзінің траекториясының шеткі оң нүктесіне жеткен мезетте (1а-сурет), егер 0<< болса, онда , және егер -<<0 болса, онда болатындығы көрінеді. Сірә, осы жағдайлардың біріншісі оң поляризацияланған толқынға, ал екіншісі – сол поляризацияланған толқынға сәйкес келеді. Енді дербес жағдайларды қарастырайық.

5-БИЛЕТ

1.Дисперсия түрлері бақылау әдістері

Жарықтың дисперсиясы. Классикалық электромагниттік теорияда ортаның сыну көрсеткіші жарықтың толқын ұзындығына тәуелді емес деп саналады. Бірақ бұдан бұрын Ньютон өзінің классикалық тәжрибесінде ортаның сыну көрсеткіші толқын ұзындығынан тәуелді n=n() болатындығын көрнекі түрде көрсетіп берген болатын.

Жарықтың дисперсиясы деп ортаың n сыну көрсеткішінің жарықтың  толқын ұзындығына тәуелділігін айтады. Жарықтың дисперсия құбылысын зерттеуде көбінесе зат дисперсиясы ұғымы – сыну көрсеткішінен толқын ұзындығы бойынша туындысы пайдаланады.

Қалыпты дисперсия. Лоренц теориясына сәйкес мөлдір оптикалық материалдардың қалыпты дисперсиясы болуы тиіс; , яғни жарық жиілігі өскенде сыну көрсеткіші өсуі тиіс. Сонда орта шекарасында қысқа толқындар ұзын толқындарға қарағанда күштірек сынуы тиіс. Бұл шыныменен барлық мөлдір орталарда (ауа, су, шыны және т.б.) байқалады. Мысал ретінде Ньютонның тәжірибесін келтіруге болады: шыны призма ақ жарықты түрлі-түсті құраушыларға жіктейді және қысқа толқынды сәулені (күлгін түсті) призма ұзын толқынды сәулеге (қызыл түсті) қарағанда күштірек сындырады.

Аномаль дисперсия. Лоренц теориясында болжанатын аномаль дисперсия да экспериментте расталады. Аномаль дисперсия жұтылу сызығының ортасына жақын маңайда жиіліктердің жіңішке жолағында орын алады. Сондықтан оны эксперименттік бақылау едәуір қиындық туғызады.

Тәжірибе сұлбасы (схемасы) 7.5-суретте көрсетілген. Доғалық шамның ақ жарық шоғы натрий газ шамының (горелка) жалыны арқылы өткізіледі, бұдан кейін сындырушы қыры вертикаль қойылған призма арқылы өтіп қалқаға (экран) түсіріледі. Алғашында қалқада горизонталь түрлі-түсті жолақ (тұтас спектр) көрінеді. шамы қызып, натрийдың тығыздығы артқан сайын қалқадағы спектрдің сары бөлігінде жіңішке қара жолақ айқын көріне басталады. Осы жолақатомының жұтылу спектрлік сызығына сәйкес келеді.

Жақсы қыздырылған шамындабуының тығыздығы вертикаль бағытта біртекті емес кеңістіктік үлестірілуі орнығады. Осы жағдайдабуы өзі арқылы өтетін жарық шоғына сындырушы қыры горизонталь призма тәрізді әсер ете бастайды. Осының нәтижесінде түрлі-түсті жолақтың жұтылу жолағына жақын маңдағы шеттері 7.5-суретте көрсетілгендей майысады және бір шеті жоғары қарай, екінші шеті төмен қарай күштірек иіледі. Қалқадағы(экрандағы) спектрдің осындай деформациясы аномаль дисперсияның білінуі ретінде түсіндіріледі.

Жарық дисперсиясына алғашқы тәжірибелік зерттеулерді Ньютон (1672) жүргізді. Ол айқастырылған призмалар әдісін (метод скрещенных призм) қолданды. Ақ жарық вертикаль саңылаудан және сындырушы қырлары өзара перпендикуляржәнеекі призмадан өтіп,жәнелинзалардың көмегіменқалқада (экранда) жиналады (7.2-сурет). Егер сындырушы қыры тігінен қойылған текбір призма болса, ондаэкран бетіндежолағымен кескінделетін горизонталь түрлі түсті жолақ - тұтас спектр шыққан болар еді. Енді сындырушы қыры-ге перпендикуляр болатынпризма ендірілгенде әрбір сәуле жоғары қарай ығысады және неғұрлым ол үшін осы призманың сыну көрсеткіші үлкен болса, соғұрлым күштірек ығысады. спектрі түгелдей төмен ығысады және қалпына келеді. Спектрдіңқызыл шеті үшін ығысу ең аз, ал спектрдіңкүлгін шеті үшін ең үлкен болады. Спектрдің аралық нүктелері үшін спектрдің берілген нүктесіне сәйкес толқын ұзындығы үшін сыну көрсеткіші неғұрлым үлкен болса, соғұрлым ығысу үлкен болады. Сонымен,жолағы иілген болады және көрнекі түрдепризмадағы дисперсияның жолын бейнелейді: экранда бақыланатын түрлі-түстіжолақтың түрітәуелділігін кескіндейді.

Мөлдір заттар үшін толқын ұзындық кішірейгендесыну көрсеткіші біркелкі артады (қалыпты дисперсия). Бұдан әрі зерттеулер толқын ұзындығы кішірейгенде сыну көрсеткіші кішірейіп дисперсияның кері жүрісі де мүмкін болатындығын (аномаль дисперсия) көрсетті. Аномаль дисперсия жарықтың жұтылуымен тығыз байланысты болатындығы тағайындалды: аномаль дисперсия байқалатын барлық заттар жарықты осы аймақта күшті жұтады.