- •Лабораторная работа № 331 изучение поляризации света
- •Теоретические положения
- •Описание установки и методики проведения измерений
- •Контрольные вопросы
- •1. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризованного света.
- •Виды поляризованного света.
- •2. Способы получения поляризованного света.
- •1. Поляризация при помощи поляроидов
- •2. Поляризация посредством отражения
- •3. Поляризация посредством преломления
- •3. Поляризация при отражении света от диэлектрика. Закон Брюстера.
- •4. Закон Малюса.
- •5. Вывод формулы для закона Малюса с учетом потерь световой энергии.
2. Способы получения поляризованного света.
Существует.несколько способов получения и анализа поляризованного света.
1. Поляризация при помощи поляроидов
Поляроиды представляют собой целлулоидные пленки с нанесенным на них тончайшим слоем кристалликов сернокислого нодхинина. Применение поляроидов является в настоящее время наиболее распространенным способом поляризации света.
2. Поляризация посредством отражения
Если естественный луч света падает на черную полированную поверхность, то отраженный луч оказывается частично поляризованным. В качестве поляризатора и анализатора может быть употреблено зеркальное или достаточно хорошо отполированное обычное оконное стекло, зачерненное с одной стороны асфальтовым лаком.
Степень поляризации тем больше, чем правильнее выдержан угол падения. Для стекла угол падения равен 57°.
3. Поляризация посредством преломления
Световой луч поляризуется не только при отражении, но и при преломлении. В этом случае в качестве поляризатора и анализатора используется стопка сложенных вместе 10—15 тонких стеклянных пластинок, расположенных к падающим на них световым лучам под углом в 57°.
3. Поляризация при отражении света от диэлектрика. Закон Брюстера.
Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков
Одним из способов получения поляризованного света является его отражение и преломление на границе раздела двух изотропных диэлектриков. Пусть на границу раздела диэлектриков 1 и 2 падает естественный свет. Отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения, в преломленном луче - колебания, параллельные плоскости падения. Степень поляризации зависит от угла падения. При некотором угле падения, называемом углом Брюстера, отраженный луч становится полностью поляризованным (плоско поляризованным).
Закон Брюстера — закон оптики, выражающий связь показателя преломления с таким углом, при котором свет, отражённый от границы раздела, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, причем поляризация преломленного луча достигает наибольшего значения. Легко установить, что в этом случае отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Соответствующий угол называется углом Брюстера.
Это явление оптики названо по имени шотландского физика Дэвида Брюстера, открывшего его в 1815 году.
Закон Брюстера: , где n21 — показатель преломления второй среды относительно первой, θBr — угол падения (угол Брюстера).
4. Закон Малюса.
Закон Малюса — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора.
где — интенсивность падающего на поляризатор света, — интенсивность света, выходящего из поляризатора, — коэффициент прозрачности поляризатора.
Установлен Э. Л. Малюсом в 1810 году.
В релятивистской форме
где и — циклические частоты линейно поляризованных волн, падающей на поляризатор и вышедшей из него.
Свет с иной (не линейной) поляризацией может быть представлен в виде суммы двух линейно-поляризованных составляющих, к каждой из которых применим закон Малюса. По закону Малюса рассчитываются интенсивности проходящего света во всех поляризационных приборах, например в поляризационных фотометрах и спектрофотометрах. Потери на отражение, зависящие от и не учитываемые законом Малюса, определяются дополнительно.