Презентация на тему Поляризация света

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

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

04
Деполяризованное излучение является
Частично поляризованный свет
можно рассматривать как смесь
естественного
и линейно поляризованного излучения.
называется естественным.

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

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)

07

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

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

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

Рассмотрим еще один способ получения
поляризованного излучения из
естественного света.
В пленку (целлулоид или желатин)
вводят вещество с «длинными»
молекулами
11
§§ Поляроиды

Если такие молекулы подвижны, то
прикладывая электрическое поле в
различных направлениях, можно
изменять ориентацию плоскости
пропускания
12

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

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

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).

§§ Двойное лучепреломление
Большинство кристаллов оптически
анизотропные, т.е. их оптические
свойства в разных направлениях
не одинаковы.
16

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

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.

При распространении света вдоль
оптической оси разделения луча не
происходит.
Если вырезать пластинку вдоль оси, то
разделение лучей происходит и при
нормальном падении:
19

и оптическая ось, называется главным сечением (главной плоскостью).
Главное сечение – это не какая-то
определенная плоскость, а целое
семейство параллельных плоскостей.
20

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

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

Например, пластинка турмалина
толщиной 1 мм
или герапатита
(серно-кислый йод-хинин) толщиной
0,1 мм практически полностью
поглощают обыкновенный луч.
24
§§ Оптический дихроизм

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

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

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

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.

Фазовые скорости для o и e лучей
отличаются и возможны два случая:
положительный
кристалл
отрицательный
кристалл
29

Определим направления o и e лучей
для «—» кристалла
Пусть плоский волновой фронт падает
на поверхность одноосного кристалла.
30

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

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

§§ 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.