Поляризация света Лекция 4

Содержание

Слайд 2

02 Световые (электромагнитные) волны – поперечны, т.е. силовые векторы §§ Линейная поляризация

02

Световые (электромагнитные) волны –
поперечны, т.е. силовые векторы

§§ Линейная поляризация

Слайд 3

называется плоско(-)поляризованным или линейно(-)поляризованным. 03

называется плоско(-)поляризованным

или линейно(-)поляризованным.

03

Слайд 4

04 Деполяризованное излучение является Частично поляризованный свет можно рассматривать как смесь

04

Деполяризованное излучение является

Частично поляризованный свет

можно рассматривать как смесь
естественного

и

линейно поляризованного излучения.

называется естественным.

Слайд 5

05 Частично поляризованный свет характеризуется тем, Круговая (эллиптическая) левая правая

05

Частично поляризованный
свет характеризуется тем,

Круговая (эллиптическая)

левая

правая

Слайд 6

06 §§ Поляризаторы Линейно поляризованное излучение можно получить с помощью поляризаторов

06

§§ Поляризаторы

Линейно поляризованное излучение можно получить с помощью поляризаторов

– устройств,

которые свободно пропускают колебания,

и полностью задерживают колебания,
перпендикулярные этой плоскости.

параллельные выделенной
плоскости (плоскости пропускания)

Слайд 7

07

07

Слайд 8

08 С помощью поляризатора можно анализировать состояние поляризации излучения. В этом

08

С помощью поляризатора можно
анализировать состояние поляризации
излучения.

В этом случае устройство называют

анализатором.

Рассмотрим частично поляризованное
излучение с помощью анализатора.

– интенсивность
падающего на
поляризатор излучения

Слайд 9

Степень поляризации P = 0 – для естественного света и круговой

Степень поляризации

P = 0 – для естественного света и
круговой

поляризации.

P = 1 – для линейной поляризации.

0 < P < 1 – для частично
поляризованного излучения
и эллиптической
поляризации.

09

Слайд 10

Пусть на анализатор падает линейно поляризованное излучение. 10 Пусть тогда – закон Малюса §§ Закон Малюса

Пусть на анализатор падает
линейно поляризованное излучение.

10

Пусть

тогда

– закон Малюса

§§ Закон

Малюса
Слайд 11

Рассмотрим еще один способ получения поляризованного излучения из естественного света. В

Рассмотрим еще один способ получения
поляризованного излучения из
естественного света.

В пленку (целлулоид или

желатин)
вводят вещество с «длинными»
молекулами

11

§§ Поляроиды

Слайд 12

Если такие молекулы подвижны, то прикладывая электрическое поле в различных направлениях,

Если такие молекулы подвижны, то
прикладывая электрическое поле в
различных направлениях, можно
изменять ориентацию

плоскости
пропускания

12

Слайд 13

13 амплитуда преломленной и отраженной волны определяется из уравнений Максвелла §§ Поляризация при отражении

13

амплитуда преломленной и
отраженной волны определяется
из уравнений Максвелла

§§ Поляризация при отражении

Слайд 14

излучение становится полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения Формулы Френеля для отраженной волны: 14

излучение становится
полностью поляризованным в плоскости,
перпендикулярной плоскости падения

Формулы Френеля для

отраженной волны:

14

Слайд 15

отражение от оптически менее плотной среды происходит без скачка фазы, 15

отражение от оптически
менее плотной среды происходит
без скачка фазы,


15

Из закона преломления следует

– закон Брюстера

Поляризация проходящих лучей не
полная (P ~ 15%).

а от более плотной
– происходит скачок фазы на π
(т.е. потеря полуволны).

Слайд 16

§§ Двойное лучепреломление Большинство кристаллов оптически анизотропные, т.е. их оптические свойства

§§ Двойное лучепреломление

Большинство кристаллов оптически
анизотропные, т.е. их оптические
свойства в разных направлениях


не одинаковы.

16

Слайд 17

При прохождении света через такие кристаллы наблюдается явление двойного лучепреломления. Падающий

При прохождении света через такие
кристаллы наблюдается явление
двойного лучепреломления.

Падающий на кристалл

луч разделяется
на два, распространяющихся в разных
направлениях с различной скоростью.

17

Слайд 18

Двулучепреломляющие кристаллы бывают одноосные и двуосные. Оптически одноосными называют кристаллы, Оптическая

Двулучепреломляющие кристаллы
бывают одноосные и двуосные.

Оптически одноосными называют
кристаллы,

Оптическая ось –

не отдельная линия
(как, например, ось вращения или
симметрии), а именно определенное
направление в кристалле.

18

свойства которых обладают
симметрией относительно некоторого
направления, называемого оптической
осью кристалла.

Слайд 19

При распространении света вдоль оптической оси разделения луча не происходит. Если

При распространении света вдоль
оптической оси разделения луча не
происходит.

Если вырезать пластинку вдоль

оси, то
разделение лучей происходит и при
нормальном падении:

19

Слайд 20

и оптическая ось, называется главным сечением (главной плоскостью). Главное сечение –

и оптическая ось, называется главным сечением (главной плоскостью).

Главное сечение –

это не какая-то
определенная плоскость, а целое
семейство параллельных плоскостей.

20

Слайд 21

Слайд 22

Луч, в общем случае, разделяется на два: o (ordinary) – обыкновенный

Луч, в общем случае, разделяется на два:

o (ordinary) – обыкновенный

луч

подчиняется закону преломления

поляризован «перпендикулярно»
главной плоскости кристалла

2) e (extra ordinary) - необыкновенный

Для него показатель преломления
зависит от направления
распространения.

Поляризован || главной плоскости

22

Слайд 23

Примеры одноосных кристаллов а) CaCO3 (кальцит, исландский шпат) no = 1.66,

Примеры одноосных кристаллов

а) CaCO3 (кальцит, исландский шпат)

no = 1.66, ne =

1.48 … 1.66

б) SiO2 (кварц)

23

no = 1.544,
ne = 1.544 … 1.553

Слайд 24

Например, пластинка турмалина толщиной 1 мм или герапатита (серно-кислый йод-хинин) толщиной

Например, пластинка турмалина
толщиной 1 мм

или герапатита
(серно-кислый йод-хинин) толщиной
0,1

мм

практически полностью
поглощают обыкновенный луч.

24

§§ Оптический дихроизм

Слайд 25

Обычно такие кристаллы обладают и селективным (избирательным) по длине волны поглощением. 25 Турмалин (эльбаит):

Обычно такие кристаллы обладают и
селективным (избирательным)
по длине волны поглощением.

25

Турмалин (эльбаит):

Слайд 26

26 Разрезана по диагонали и склеена веществом с показателем преломления между

26

Разрезана по диагонали и склеена
веществом с показателем преломления
между no и

ne (смола канадской пихты)

Для «разведения» лучей из прозрачных кристаллов изготовляют призмы (1–P ≈ 10–6)

Призма Глана имеет форму кубика.

§§ Призмы Николя и Глана

Слайд 27

Двойное лучепреломление обусловлено анизотропией кристалла Построим волновые поверхности для o и

Двойное лучепреломление обусловлено
анизотропией кристалла

Построим волновые поверхности для
o и e лучей.

27

зависимостью
скорости распространения и показателя
преломления

от направления
распространения волны.

§§ ВП в одноосном кристалле

Слайд 28

Для обыкновенного луча n, а значит и скорость распространения υ, Для

Для обыкновенного луча n, а значит и
скорость распространения υ,

Для необыкновенного,

ВП – эллипсоид
вращения с осью, совпадающей с
оптической осью кристалла.

28

одинаковы
для всех направлений и волновая
поверхность – сфера.

Слайд 29

Фазовые скорости для o и e лучей отличаются и возможны два

Фазовые скорости для o и e лучей
отличаются и возможны два случая:

положительный
кристалл

отрицательный
кристалл

29

Слайд 30

Определим направления o и e лучей для «—» кристалла Пусть плоский

Определим направления o и e лучей
для «—» кристалла

Пусть плоский волновой

фронт падает
на поверхность одноосного кристалла.

30

Слайд 31

Комментарии к рисунку: Волновой фронт в кристалле тоже плоский Построим сферу

Комментарии к рисунку:

Волновой фронт в кристалле тоже
плоский

Построим сферу и эллипс,


соответствующие обыкновенному и
необыкновенному лучу.

Преломленные лучи проходят через
точку касания огибающей и
соответствующей волновой поверхности.

31

Слайд 32

В таких кристаллах есть два направления, в которых свет не разделяется

В таких кристаллах есть два
направления, в которых свет не
разделяется

на два луча (две опт. оси).

В двуосных кристаллах два луча –
необыкновенные,

Волновые поверхности –
пересекающиеся эллипсоиды.

32

т.е. показатели
преломления для них зависят от
направления распространения в
кристалле.

§§ Двуосные кристаллы

Слайд 33

§§ Наведенная анизотропия Кристаллы – естественные анизотропные среды. Оптически изотропные среды

§§ Наведенная анизотропия

Кристаллы – естественные
анизотропные среды.

Оптически изотропные среды (стекло,
жидкости) становятся

анизотропными
при односторонней деформации
или помещении их в силовое поле.

Время появления (исчезновения)
анизотропии ~10–10 сек.

33

фотоупругость, эффект Керра,
эффект Фарадея и пр.