Слайд 2Синусоидальная (гармоническая) электромагнитная волна
Слайд 3В естественном свете колебания светового вектора неупорядочены.
Слайд 4Если колебания светового вектора как-то упорядочены, то свет называют поляризованным.
Есть несколько видов поляризации.
Слайд 51. Частичная :
одно направление колебаний преобладает.
Слайд 62. Линейная (плоская): колебания происходят только в одном направлении.
Слайд 8Для естественного света
Для плоскополяризованного света
Слайд 10
Поляризация м.б. правовинтовой и левовинтовой.
В плоскости ху кончик светового вектора
выписывает эллипс.
х
у
Слайд 13Круговая и линейная поляризации – частные случаи эллиптической поляризации.
Слайд 14Разложение светового вектора на составляющие
Слайд 15В естественном свете эти компоненты некогерентны, а в поляризованном когерентны.
Пусть
колебания компонент сдвинуты по фазе на Δϕ.
Слайд 16Если Δϕ = 0 или π, то поляризация линейная.
Слайд 17
При Δϕ = π/2 и Ех=Еу поляризация круговая.
Слайд 18Во всех других случаях поляризация эллиптическая.
Слайд 19Эллиптически поляризованные волны образуются в результате сложения двух взаимно перпендикулярно
поляризованных волн.
Слайд 21Поляризаторы
Это природные кристаллы или устройства, позволяющие получить линейно поляризованный свет
из естественного. Они пропускают только одну компоненту светового вектора.
Слайд 23Реально получается частичная поляризация.
Слайд 24Направление колебаний, пропускаемое поляризатором, называют осью поляризатора.
Поляризаторы используют и для
анализа поляризованного света. Тогда их называют анализаторами.
Слайд 25В идеальном поляризаторе (Р = 1 и нет поглощения) интенсивность
света на выходе ослабляется в 2 раза.
Слайд 26Поляризация естественного света поляроидом
РР – ось пропускания поляроида.
Слайд 27Если поляроид поглощает часть света, то интенсивность прошедшего через него
света:
α – коэффициент поглощения.
Слайд 28Закон Малюса
Направим естественный свет на поляризатор. На выходе поляризатора получим
световой вектор амплитуды Ер , совершающий колебания в направлении оси
поляризатора. Амплитуда света за поляризатором равна Ip.
Слайд 30Пропустим поляризованный луч через анализатор.
Р
Р
А
А
Слайд 31Через анализатор пройдет только компонента, ⎜⎜-я его оси АА.
Возведя в
квадрат, получим:
Слайд 32Для линейно поляризованного света интенсивность за анализатором пропорциональна квадрату косинуса
угла между осью анализатора и направлением колебаний.
Слайд 33Можно говорить, что ϕ - это угол между осями поляризатора
и анализатора.
Слайд 34Закон Брюстера
Падая на границу раздела диэлектриков, световая волна частично отражается
и частично преломляется.
Опыт показывает, что отраженный и преломленный лучи
частично поляризованы.
Слайд 35Разложим световой вектор падающего луча на 2 компоненты: ‖-ю и
ﻠ–ю плоскости падения.
α
Слайд 36В падающем естественном луче
В отраженном луче
В преломленном луче
Слайд 37Существует такой угол падения, при котором отраженный луч полностью поляризуется.
Этот угол называют углом Брюстера.
В этом случае отраженный и преломленный
луч взаимно перпендикулярны.
Преломленный луч остается частично поляризованным.
Слайд 39Закон Брюстера можно объяснить, рассмотрев взаимодействие света с атомами вещества.
Слайд 40Под действием электрического поля атомы вещества превращаются в диполи, совершающие
колебания.
αБ
Вдоль своей оси диполь не излучает.
∞
1
2
Слайд 41В отраженном луче оказываются только колебания, возбуждаемые диполями 1, колеблющимися
в направлении перпендикулярном плоскости падения. В преломленном луче – колебания,
возбуждаемые и диполями 1, и диполями 2.
Слайд 42Распространение света в анизотропных средах
Анизотропные среды – это среды, в
которых скорость и поляризация волн зависят от направления распространения.
Примеры:
кристаллы кварца, алмаза, турмалина, слюды, исландского шпата.
Слайд 43Двойное лучепреломление
Во всех кристаллах, исключая кристаллы кубической симметрии (например, NaCl),
наблюдается двойное лучепреломление. Это раздвоение преломленного света на два луча:
обыкновенный (о) и необыкновенный (е).
Слайд 45Для о-луча обычный закон преломления выполняется, для е-луча нарушается.
Лучи линейно
поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях.
Слайд 47 Оптическая ось – это направление в кристалле, вдоль
которого свет распространяется без двойного лучепреломления.
Одноосные кристаллы: исландский
шпат, кварц, турмалин. Двуосные кристаллы: гипс, слюда, топаз, сера.
Главная плоскость (главное сечение) – это плоскость, проходящая через оптическую ось кристалла.
Слайд 48О-луч поляризован нормально к главной плоскости, е-луч – параллельно ей.
Вдоль
оптической оси ОО‘ и перпендикулярно к ней лучи идут не
разделяясь, но в первом случае их скорость одинакова, а во втором – разная.
Слайд 49Для о-луча nо=const.,
для е-луча ne зависит от
направления распространения.
О
О
О’
О’
Слайд 50Скорость обыкновенного луча:
Скорость необыкновенного луча:
Если ne>nо, то кристалл называют
оптически положительным. Если ne
оси кристалла ne=nо. Cкорости движения о- и е- лучей вдоль оси ОО’ равны. В других направлениях – разные.
Слайд 51Лучевая поверхность – это поверхность, описы-ваемая вектором скорости световой волны.
В
одноосном кристалле лучевая поверхность о-волны – это сфера, е-волны –
эллипсоид вращения вокруг оси ОО’.
Слайд 52Полу- и четвертьволновые пластинки
Вырежем пластинку вдоль оптической оси.
О
О’
Она создает оптическую
разность хода лучей:
d
и разность фаз:
Слайд 53Для полуволновой пластинки:
Для четвертьволновой пластинки:
Слайд 54Полуволновая пластинка поворачивает плоскость поляризации света.
О’
О
О’
на входе
на выходе
плоскость колебаний
Слайд 55Четвертьволновая пластинка превращает плоскополяризованный свет в эллиптически поляризованный и наоборот.
Она позволяет различить эти виды поляризации на опыте.
Слайд 56Внося разность фаз π/2, она делает из вот этого −
это.
Слайд 57Поляризационные устройства
Большинство поляризаторов создано на основе дихроизма. Дихроизм – это
явление сильного поглощения одного из преломленных лучей.
Слайд 58Или же стараются развести о- и е-лучи как можно дальше
друг от друга. Для этого применяют поляризационные призмы.
Слайд 59Двулучевая поляризационная призма
Слайд 61Призма Николя (николь)
Призма Николя изготавливается из кристалла исландского
шпата – это углекислый кальций (CaCO3). У такого кристалла nо=1.6585
и nе=1.4863 сильно различаются.
е
о
Слайд 62Применение поляризованного света
В поляризованном свете
изучают распределение механических напряжений в деталях машин и механизмов, строительных
конструкциях, …
Слайд 64Скрепку удерживает поверхностное натяжение. Прогиб поверхности можно увидеть, если поляризовать
источник света.
Слайд 66Микрофотография кристаллов холестерина в поляризованном свете.
Слайд 67Искусственная оптическая анизотропия
Фотоупругость− явление наведения оптической анизотропии упругими напряжениями.
Слайд 68Эффект Керра – наведение оптической анизотропии электрическим полем.
В – постоянная
Керра,
λ0 – длина волны света,
Евнеш – напряженность внешнего
электрического поля
Слайд 69Оптическая активность вещества.
Заключается в повороте плоскости поляризации.
Угол поворота плоскости
поляризации:
α – постоянная вращения, l – длина образца
Слайд 70Раствор сахара оптически активен. α зависит от концентрации сахара. На
этом принципе работают сахариметры.
Слайд 71Эффект Фарадея – вращение плоскости поляризации света в магнетике.
V –
постоянная Верде, l – длина образца,
J – намагниченность.