36. Натур. І паляр. Святло. Віды палярызацыі. Паляр. Св. Пры адбіцці і праламленні на мяжы дзвюх дыэлектрыкаў. Падвойнае праменепраламленне. Штучная апт. Анізатрапія. Паляр. Прыборы.

Палярызацыя святла з'яўляецца фізічнай хар-й аптычнага выпр-ня, якая апісвае папярочную анізатрапію светлавых хваль.

Рыс.1.

Рыс. 3

Рыс.2

У пучку натуральнага святла прысутнічаюць светлавыя хвалі з рознымі напрамкамі вектара Е (рыс. 1). Аднак у залежнасці ад умоў распаўсюджвання светлавы пучок можа аказацца такім, што ў ім будуіць прысутнічаць хвалі толькі з пэўным напрамкам вектара Е (рыс 2). Такі светлавы пучок называецца палярызаваным. Плоскасць, якая праходзіць праз прамень і ў якой адбываюцца ваганні вектара Е (рыс. 3), называецца плоскасцю ваганняў. Перпендыкулярная Q плоскасць, у якой вагаецца магнітны вектар Н, называецца плоскасцю палярызацыі (Р). У залежнасці ад напрамку ваганняў вектара Е адрозніваюць розныя віды палярызаваных прамянёў.

Разг. два ўзаемна перпендыкулярныя электрычныя ваганні, якія адбываюцца ўздоўж восяў х і у і адрозніваюцца па фазе на : .

Рэзультыўную напружанасць Е можна знайсці, калі вызначыць вектарную суму Е і Е (рыс. 4). Вугал паміж напрамкамі вектараў Е і Е

Рыс 4. Прааналізуем магчымыя выпадкі:

а) няхай рознасць фаз змяняецца няпэўна, вугал пры гэтым таксама будзе змяняцца адвольна. Т. ч., натуральнае святло можна ўявіць як накладанне двух некагерэнтных э/м хваль, што палярызаваныя ва ўзаемна перпендыкулярных плоскасцях і маюць аднолькавую інтэнсіўнасць;

б) калі Е і Е з'яўл. кагерэнтнымі ( ), то пры накладанні двух узаемна перпендыкулярных гарманічных ваганняў аднолькавай частаты атр-ца вагальны рух па эліпсе. Значыць, дзве кагерэнтныя плоскапалярызаваныя хвалі, пл-ці ваганяяў якіх узаемна перпендыкулярныя, пры накладанні даюць эліптычна палярызаваную св. хв.;

в) калі хвалі Е і Е кагерэнтныя і пры гэтым або , то. Значыць, пры такіх умовах атрымліваецца лінейна- або плоскапалярызаванае святло;

г) калі хвалі Е і Е кагерэнтныя і , то пры атрымліваем , г. зн. плоскасць ваганняў паварочваецца вакол праменя з вуглавой хуткасцю, роўнай частаце вагання . Святло ў гэтым выпадку будзе палярызаванае па крузе, або цыркулярна палярызаванае.

З'ява палярызацыі святла мае месца і пры адбіцці, і пры праламленні св. на мяжы двух ізатропных дыэлектрыкаў. Няхай натур. святло падае на мяжу падзелу двух дыэлектрыкаў (рыс. 5). На шляху адбітага і праломленага прамянёў размешчаны крышталі-аналізатары. Ступень палярызацыі залежыць ад вугла падзення прамянёў на паверхню дыэлектрыка. Пры пэўным вугле падзення адбітае святло поўнасцю паляр-е., Гэты вугал носіць назву вугла Брустэра. Яго велічыня залежыць ад ул-цей дыэлектрыка: (1) выражае сутнасць закону Брустэра. дзе — адносны паказчык прал-ня.

Пры вуглах падзення адбітае святло з'яўл. часткова паляр-м. Пры ступень палярызацыі Р = 1; пры і Р < 1.

Як паказалі даследаванні, паляр-м з'яўл. таксама і праломлены прамень. Пры падзенні праменя на мяжу падзелу двух дыэл-ў пад вуглом Брустэра праломлены прамень паляр-ца максімальна, але не поўнасцю. Ступень палярызацыі гэтага праменя павялічыцца, калі ён будзе неаднаразова праламляцца пры ўмове падзення кожны раз на мяжу падзелу пад вуглом Брустэра. (1) можна запісаць у выглядзе

Рыс.5 Рыс. 6

3 формулы відаць, што пры падзенні святла на мяжу падзелу двух празрыстых асяроддзяў пад вуглом Брустэра адбіты і праломлены прамяні ўзаемна перпенд-я.

У выніку эксп-ных даследаванняў было вырашана пытанне аб напрамку электр. вектара ў паляр-м святле. У адбітым прамені пераважаюць ваганні, перпендыкулярныя плоскасці падзення (рыс. 6). Умоўна гэтыя ваганні будзем абазначаць кропкамі (.). У праломленым прамені пераважаюць ваганні, паралельныя плоскасці падзення. Іх будзем абазначаць двухбаковымі стрэлкамі ( ).

Рыс.7

Праходжанне святла праз анізатропнае рэчыва (крышталь) звязана з шэрагам своеасаблівых з'яў. Так, напрыклад, пры праходжанні праз крышталь ісландскага шпату светлавы прамень разбіваецца на два прамені (рыс.7). Гэтая з'ява носіць назву падвойнага праменепраламлення.

Пры даследаваннях было ўстаноўлена, што два прамяні, якія выходзяць з крышталя, паралельныя паміж сабою, а таксама праменю, што падае на паверхню крышталя. Яны валодаюць аднолькавымі інтэнсіўнасцямі і лінейна-палярызаваныя ва ўзаемна перпендыкулярных плоск-цях. Унутры крышталя гэтыя прамяні расп-ца з рознымі хуткасцямі і ў розных напрамках. Адзін з гэтых прамянёў задавальняе звычайнаму закону праламлення і называецца звычайным, другі не падпар-ца закону праламлення і носіць назву незвычайнага.

Штучная анізатрапія пры механічных дэфармацыях. Зэебекам і Брустэрам было выяўлена, што аптычна ізатропнае цвёрдае цела пад уплывам мех-най дэфар-і становіцца аптычна анізатропным, што абумоўлена залежнасцю дыэлектр. пранікальнасці рэчыва ад дэфармацыі. Пры гэтым мае месца дэфармацыя электронных абалонак атамаў і змяненне арыентацый аптычна анізатропных малекул або іх частак. Пры аднабаковым сцісканні або расцягванні цела ўздоўж напрамку ОО' (рыс. 8) у ім узнікае апт-я анізатрапія. Цела ў такім стане валодае ўласц-мі аднавосевага крышталя з аптычнай воссю ОО'

Рыс.8 Рыс.9

У выпадку інтэрферэнцыі палярызаваных прамянёў у белым святле афарбоўка розных участкаў будзе залежаць ад размеркавання напружання ўнутры цела. Таму штучнае падвойнае праменепраламленне выкарыстоўваецца для вывучэння дэфармацый у празрыстых рэчывах.

Аптычная анізатрапія ў электрычным полі. Дж. Кер паказаў, што вадкі або цвёрды ізатропны дыэлектрык, што змешчаны ў аднародвае электрычнае поле, становіцца аптычна анізатропным. Гэтая з'ява атрымала назву эфекту Кера. Кювета з вадкасцю, у якую апушчаны пласціны плоскага кавдэнсатара (рыс. 9), размяшчаецца паміж палярызатарамі Р і Р', аптычныя восі якіх перпендыкулярныя. Калі на пласціны падаюць напружанне, паміж імі ўзнікае практычна аднароднае электрычнае поле. Пад яго ўздзеяннем вадкасць набывае ўласцівасці аднавосевага крышталя з аптычнай воссю ўздоўж поля.

Аптычная анізатрапія ў магнітным полі. Э. Катонам і А. Мутонам была даследавана з'ява падвойнага праменепраламлення ў ізатропным рэчыве, якое змяшчалася ў магнітнае поле. Пры адсутнасці магнітнага поля хаатычнае размяшчэнне малекул забяспечвае макраскапічную ізатрапію асяроддзя. У магнітным полі рэчыва становіцца анізатропным у выніку пэўнай арыентацыі магнітных момантаў малекул. Такая з'ява атрымала назву эфекту Катона — Мутона.

Вывучаючы эфект Катона — Мутона ў розных рэчывах, можна атрымаць інфармацыю аб структуры малекул, утварэнні міжмалекулярных агрэгатаў і рухомасці малекул.

Палярызацыйныя прыборы

Стос уяўляе сабой набор празрыстых плоскіх пласцін, якія ўстанаўліваюцца пад некаторым вуглом да падаючага святла (рыс. 10). Ступень палярызацыі павялічваецца пры кожным праламленні.

Прызма Валастона складаецца з дзвюх прамавугальных прызм з ісландскага шпату (рыс. 11). Прызмы размешчаны такім чынам, што іх аптычныя восі ўзаемна перпендыкулярныя

10 11 12 13

Дзякуючы гэтаму ўдаецца значна павялічыць разыходжанне прамянёў, а значыць, вылучыць прамяні з пэўнымі напрамкамі ваганняў вектара Е.

Прызма Нікаля складаецца з дзвюх прамавугольных прызм з ісландскага пшату (рыс. 12), якія склеены канадскім бальзамам. Прызмы размешчаны такім чынам, што звычайны прамень падае на мяжу ісландскі шпат — канадскі бальзам цад вуглом, роўным або большым, чым грайічны (76° 26'). Таму звычайны прамень на гэтай мяжы зведвае поўнае ўнутранае адбіццё і не ідзе ў другую прызму

Прызма Фуко мае такую ж будову, як і нікаль, але замест канадскага бальзаму — тонкі сяой паветра (рыс.13). Дзякуючы гэтаму прызма можа- выкары-тоўвацца для ультрафіялетавых прамянёў.