Скачиваний:   3
Пользователь:   ivanstudent
Добавлен:   24.12.2014
Размер:   98.5 КБ
СКАЧАТЬ

    4.9. Вращательная    поляризация

    4.9.1. Разность хода ОЛ и НЛ

    Обыкновенный и необыкновенный лучи, выходящие из двоякопреломляющей пластинки (см. п.п. 4.5.2), на которую направлен линейнополяризованный свет, когерентны и имеют постоянный сдвиг фаз колебаний  Ех¢ и Еу¢, определяемый оптической разностью хода лучей. Таким образом, на выходе ДПП для суммарного светового вектора  ЕS¢=Ех¢+Еу¢ на векторной диаграмме (см. рис. 4.1) реализуется условие эллипса:  входящий в ДПП линейнополяризованный луч становится на выходе из неё лучом с эллиптической поляризацией. На рис. 4.14 изображены траектории конца вектора ЕS¢ светового потока,  прошедшего

 

                               ROTATION

                                             Рис. 4.14

 

ДПП различной толщины и обладающего различной степенью поляризации.

     Двоякопреломляющие пластинки, обеспечивающие превращение линейнополяризованного луча с определённой длиной волны в луч с круговой поляризацией (сдвиг по фазе  Dj=p/2 между световыми векторами ОЛ и НЛ), называют  пластинкой в четверть волны, а  пластинка в полволны  оставляет световой поток линейнополяризованным.

 

    4.9.2. Понятие вращательной поляризации

    Модель излучателя - “линейный диполь” - удовлетворительно соответствует вторичному излучению, т.е. механизмам отражения и преломления света. Для первичного излучения более подходит модель “вра-щающийся  молекулярный (атомарный) диполь”, учитывающая орбитальное построение электронной оболочки атомов. Световой вектор излучаемой таким диполем волны поворачивается вокруг направления луча с угловой скоростью, равной циклической частоте излучения.

   В потоке естественного света световые векторы волн от отдельных атомов-излучателей вращаются как по часовой, так и против часовой стрелки, смотря по ходу луча. В зависимости от направления вращения светового вектора относительно хода лучей с круговой (эллиптической) поляризацией, лучи называют левовращающими (против ч.с.) или правовращающими (по ч. с.). Свет с вращательной поляризацией имеет все свойства естественного: при отражении от поверхности диэлектрика под углом Брюстера он становится линейнополяризованным;  в двоякопреломляющих кристаллах он разделяется на обыкновенный и необыкновенный лучи; дихроичные вещества “вырезают” из него плоскополяризованный световой поток.

 

     4.9.3.   Суперпозиция лучей с вращательной поляризацией

    Если световые векторы двух лучей с эллиптической поляризацией и с одинаковой длиной волны вращаются в противоположные стороны, и угловые скорости их вращения равны, то суммарный вектор ЕS колеблется в одной и той же плоскости (рис. 4.15). Таким образом, следуя той

 

                 ROTATION

                                                    Рис. 4.15

 

же логике, линейнополяризованный свет можно представить как суперпозицию лучей с “левым вращением” и “правым вращением” световых векторов.

    Некоторые органические вещества и их растворы обладают свойством пропускать лучи с лево- и правовращательной поляризацией с разной скоростью. Как правило, молекулы таких веществ имеют две разновидности атомарного построения: прямую и зеркальную прямой. Если в составе раствора тех и других молекул равное количество, то линейнополяризованный луч, являясь суперпозицией лучей с левым и правым вращениями световых векторов, остаётся линейнополяризованным. Преобладание одной из разновидностей молекул - “прямых” или “зер-кальных”- в составе  оптически активного вещества приводит к тому, что лучи с вращательной в разные стороны поляризацией одну и ту же толщину слоя вещества, имея разную скорость распространения, проходят разное время. Световые векторы лучей (рис.4.16), вращавшиеся в разные стороны, повернутся с одной и той же угловой скоростью по мере прохождения толщины на разные углы: луч с большей скоростью распространения - на меньший угол. Разница углов поворота световых

 

                            ROTATION

                                                  Рис. 4.16

 

векторов  Dj  определяет поворот плоскости поляризации, зависящий от типа вещества, его концентрации c, толщины слоя l, а знак угла - от преобладающего вида молекул (“прямых” или “зеркальных”): Dj =acl, где a -  удельная оптическая активность  вещества.

 

     3.9.4.  Задача

    Определить степень поляризации света на выходе ДПП, дающей оптическую разность хода D =l/8, если на входе - линейнополяризованный свет.  Интенсивность ОЛ и НЛ полагать одинаковыми.

   Решение. Степень поляризации находится по формуле (4.6). Представляя интенсивность света как произведение некоторой константы   а  и  квадрата светового вектора, вынося  а за скобки  в числителе и знаменателе, деля то и другое на Е2min, получаем:

                                    ROTATION                                         (а)

Допустим, оптический ход  ОЛ больше хода НЛ на разность хода D. Уравнения вращающихся световых векторов можно представить так:

                                  ЕНЛоsinwt= Еоsinj,                                                (б)

            EОЛоsin(wt+kD)=Eosin[j+(l/8)*(2p/l)]=Eosin(j+p/4)×               (в)

Здесь k=2p/l - волновое число световой волны. Векторная диаграмма выходящего из ДПП светового потока в системе координат  ЕОЛ - ЕНЛ (рис. 4.17) изображается  в виде  эллипса.  При этом  полудлины осей эл-

липса  (изображены  стрелками)  соответствуют  амплитудам   световых

векторов  Еmax и Emin в выражении для степени поляризации. Так как ин-

                            ROTATION

 

                                                   Рис. 4.17

 

тенсивности ОЛ и НЛ одинаковы, то полуоси эллипса расположены под 45о к осям ЕОЛ - ЕНЛ, откуда следует, что

                           ЕminX = EminY  и  EmaxX = EmaxY.                                          (г)

 Соотношения (г) дают возможность представить уравнения (б) и (в) так:

                           Еоsin jmax=Eosin(jmax+p/4),                                               (д)

                           - Еоsin jmin= Eosin(jmin+p/4).                                              (е)

      Решением уравнения  (д)  является jmax=67,5о, т.е. EmaxX = EmaxY= =Еоsin67,5о=0,9239Ео. По правилу сложения векторов  Еmax=ROTATION EmaxX= =1,305 Ео. Решение уравнения (е) таким же образом приводит к значению  Еmin=ROTATION ЕminX=0,5415 Ео. Возвращаясь к уравнению (а), имеем:

                          ROTATION

 

    3.10.   Контрольные  вопросы  к  теме

                       “Поляризация света”

1. Какие возмущения испытывает среда при распространении в ней световых волн?

2. Какое свойство излучения называют поляризацией света?

3. Каким типом аналитических функций описывается электромагнитная волна?

4. Дайте понятие светового вектора и плоскости его колебаний.

5. Почему световой вектор естественного луча хаотически изменяется по величине и направлению?

6. Какие световые потоки называют поляризованными?

7. Что такое “линейнополяризованный свет”?

8. Как соотносятся амплитуды световых потоков и интенсивности составляющих поток естественного света?

9. Что такое “оптическая плоскость поляроида”?

10. Сущность и причины частичной поляризации.

11. Как оценивается “качество”  поляризованного света?

12. Что происходит  с уже линейнополяризованным светом при прохождении сквозь поляроид?

   13. Как изменяется интенсивность линейнополяризованного света при совпадении его плоскости колебаний и оптической плоскости проходимого им анализатора?

   14. При каком угле между оптическими плоскостями двух поляроидов естественный свет задерживается в них полностью?

   15. Как изменится интенсивность проходящего света, если анализатор повернуть на  180о вокруг оптической оси?

16. Между двумя поляроидами, скрещенными под прямым углом, вставляют в произвольном положении ещё один поляроид. Что происходит при этом на экране системы или в поле зрения на выходе системы?

   17. Какие вещества являются и как другие вещества становятся оптически анизотропными?

   18. В каком направлении поляризующее действие электрического поля на анизотропное вещество наибольшее, в каком - наименьшее?

   19. В чём внешне проявляется двойное лучепреломление в плоскопараллельных пластинках?

   20. Что “необыкновенного” в “необыкновенном” луче?

   21. В каком преимущественном направлении колеблется световой вектор луча по выходу света из дихроичного кристалла?

  22. Как во внешнем электрическом поле располагается оптическая плоскость поляроида, ставшего таковым из-за эффекта Керра?

   23. Как механические напряжения в веществе влияют на положение оптической плоскости возникшего при этом поляроида?

    24. В каком направлении по отношению к направлению линейнополяризованного светового луча совершают колебания заряды диполей?

   25. С какой ориентацией светового вектора преобладает составляющая луча, отражённого от поверхности диэлектрика?

   26. На гладкую поверхность диэлектрика под углом Брюстера падает луч линейнополяризованного света. Как ориентирован световой вектор падающего луча, если свет не отражается?

   27. Может ли степень поляризации света, отражённого от поверхности диэлектрика под углом более нуля, иметь значения 1  и 0 ?

   28. Можно ли (и как, если можно) линейнополяризованный  световой поток разделить на обыкновенный и необыкновенный лучи?

   29. Почему линейнополяризованный белый свет, проходя сквозь бесцветную плоскопараллельную двоякопреломляющую пластинку, становится окрашенным?

   30. Какие значения степени поляризации могут быть у лучей: а) поляризованного по кругу; б) с эллиптической поляризацией?

   31. Чему равна степень поляризации суммы двух поляризованных по кругу в разные стороны лучей, имеющих одинаковые длину волны и амплитуду светового вектора?

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика