Лекции по физике
.pdf3.Методы получения поляризованного света
3.1.Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера
Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков (например, воздух-стекло) отличен от нуля, то отраженный и преломленный свет оказывается частично поляризованным (при отражении света от проводящей поверхности свет получается эллиптически поляризованным).
101
|
|
В отраженном |
луче |
||
|
|
преобладают |
колеба- |
||
|
|
ния, |
перпендикуляр- |
||
|
|
ные |
плоскости |
паде- |
|
|
|
ния, а в преломленном |
|||
а |
б |
луче |
– колебания, |
||
|
Рис. 6 |
параллельные |
плоско- |
||
|
сти падения. |
|
|
||
|
|
|
|
Степень поляризации зависит от угла падения. Если
луч падает на границу двух сред под углом падения
αБ, удовлетворяющему условию
tgα |
Б |
= |
n2 |
= n , |
(2) |
|
|||||
|
|
n1 |
21 |
102 |
|
|
|
|
|
то отраженный луч оказывается полностью поляризованным. Преломленный луч – поляризован частично. Формула (2) – это математическое выражение закона Брюстера. Угол
αБ называется углом Брюстера .
Итак, тангенс угла полной поляризации равен показателю преломления второй среды относительно первой – закон Брюстера.
Можно добиться, что и преломленный луч будет полностью поляризованным. Для этого надо воспользоваться стопой пластин, расположенных друг за другом и ориентированных под углом
Брюстера к падающему лучу. |
103 |
|
3.2. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Призма Николя
• При прохождении естественного света через некоторые кристаллы световой луч может разделиться на два, один из которых называют обыкновенным (о), а другой необыкновенным (е).
Рис. 7
104
• Явление двойного лучепреломления заключается в том, что луч внутри кристалла расщепляется на два луча. Один из них подчиняется законам геометрической оптики -
это обыкновенный луч (о), |
|
sin |
α |
= |
n 2 |
|
а другой не подчиняется этим |
|
sin |
β |
n1 |
законам – это необыкновенный луч (е).
Рис. 8
105
•Оба луча и о и е поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем колебания светового вектора необыкновенного луча е происходят в плоскости главного сечения – в плоскости, в которой лежат падающий луч и оптическая ось кристалла.
•Двойное лучепреломление объясняется
анизотропией кристалла. Диэлектрическая проницаемость ε – зависит от направления. В одноосных кристаллах диэлектрическая
проницаемость в направлении оптической оси |
εх |
и в направлениях, перпендикулярных к ней |
εy, |
имеет разные значения. |
106 |
|
• Поскольку |
n = εμ |
, а в диэлектриках μ = 1, то |
|
|
|
|
n = |
ε . |
• Скорость распространения обыкновенного луча
υo = |
c |
, а необыкновенного |
υe = |
c |
. |
|
ε y |
|
|
||||
|
|
|
ε x |
|||
|
|
|
|
|
|
|
• Показатель преломления обыкновенного луча
n = ñ .
o υo
• Показатель преломления необыкновенного луча
ne = |
|
ñ |
. |
|
|
|
|||
|
υe |
107 |
•В зависимости от того, какая из скоростей
υî или υå больше, различают
положительные и отрицательные одноосные кристаллы.
При условии когда υî > υå кристалл
положительный nе > nо,
и когда υî < υå кристалл
отрицательный ne < no.
108
• Явление двойного лучепреломления используется для создания различных поляризаторов. На рис. 9 представлен один из них – призма Николя. Это призма из исландского шпата, разрезанная по диагонали и склеенная канадским бальзамом.
I
68º
Рис. 9
• Показатель преломления n канадского бальзама
n > n > n ; |
n = 1,550; |
nо = 1,658; ne |
= 1,515. |
|
o |
e |
|||
|
|
|
|
109 |
3.3. Поляризация света, основанная на явлении дихроизма
• Обнаружено, что все двоякопреломляющие кристаллы в той или иной степени поглощают свет. Поглощение в кристалле анизотропно: коэффициент поглощения зависит от ориентации электрического вектора световой волны, т.е. неодинаков для обыкновенного и необыкновенного лучей и зависит от направления распространения света в кристалле. Это явление называют дихроизмом.
110