ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

ЕСТЕСТВЕННЫЙ И ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ

Свет - это поперечная электромагнитная волна, в которой колебания вектора напряженности электрического поля Е и вектора магнитной индукции В перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны (рис. 4.1). При рассмотрении взаимодействия света с веществом достаточно рассмотреть поведение одного из векторов Е или В. Обычно рассматривают поведение вектора напряженности электрического поля Е (световой вектор), поскольку взаимодействие света с веществом связано именно с этой составляющей электромагнитной волны.

Свет - это электромагнитное излучение атомов вещества, которые испускают волны во всевозможных направлениях. Интенсивность их излучения можно считать примерно одинаковой. Такой свет называют естественным, в нем все направления колебания светового вектора равновероятны.

Волна, в которой колебания светового вектора упорядочены, называется поляризованной. Упорядочить колебания можно только в поперечных волнах.

Это легко увидеть на примере поперечной волны, распространяющейся вдоль оси z. Если на пути волны поставить пластинку с прорезью, ориентированной вдоль оси у, то через прорезь будут проходить только те колебания, которые параллельны ей (рис. 4.2, а). Если повернуть пластинку так, что прорезь будет находиться параллельно оси х, то через нее колебания проходить не будут (рис. 4.2, б).

Рис. 4.1

Рис. 4.2

В продольной волне колебания происходят вдоль оси z, и при любой ориентации прорези через нее будут проходить колебания. Поэтому выделить какое-либо направление пропускания невозможно.

Естественный свет (солнечный свет, свет ламп накаливания) непо- ляризовап (рис. 4.3, а), свет с преимущественными направлениями колебания вектора Ё - частично поляризован (рис. 4.3, б), в линейно поляризованном (или плоско поляризованном) свете колебания вектора Ё совершаются вдоль одной линии (рис. 4.3, в).

Рассмотрим две линейно поляризованные волны, распространяющиеся в перпендикулярных направлениях хну. Колебания световых векторов в этих волнах описываются уравнениями

Рис. 4.3

Результирующее колебание будет описываться уравнением, полученным ранее в разделе «Колебания и волны»:

В общем случае в результирующем колебании конец светового вектора описывает эллипс, параметры которого зависят от соотноше- д

ния амплитуд — и фазы колебаний ср (рис. 4.4). Колебания в этом В

случае называются эллиптически поляризованными.

На рис. 4.5 показано распространение эллиптически поляризованной волны в пространстве.

Рис. 4.4

Рис. 4.5

Если ср = кп (к = 0, ± 1, ± 2, ± 3,...), то (4.1) вырождается в уравнение прямой

Результирующее колебание показано на рис. 4.6 и называется линейно поляризованным.

Рис. 4.6

Если ф = (2к +1)^- (Л: = 0, ±1, ±2, ±3,...) и А = В, то уравнение (4.1) примет вид уравнения окружности

а колебания называются циркулярно поляризованными (поляризованными по кругу) (рис. 4.7).

Рис. 4.7

В эллиптически или циркулярно поляризованной волне конец светового вектора может вращаться либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. Если смотреть навстречу световому лучу, и его конец вращается по часовой стрелке, то такая поляризация называется правой. Если же конец светового вектора вращается против часовой стрелки, то такая поляризация называется левой.

Степенью поляризации излучения Р называется величина

где 7тах - максимальная интенсивность света; 7min - минимальная интенсивность света. Для естественного света /тах = 7min и Р-0. Для плоскополяризованного 7min =0 и Р = 1.

Рис. 4.8

Свет можно изображать с помощью стрелок и точек, показывающих направление колебаний светового вектора. Стрелка означает, что колебания светового вектора происходят в плоскости рисунка, а точка- что колебания светового вектора перпендикулярны плоскости рисунка. На рис. 4.8, а показан частично поляризованный свет, а на рис. 4.8, б и 4.8, в - линейно поляризованный.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >