ËÀÁÎÐÀÒÎÐÈß âòîðè÷íûõ âîëí ïðè ïàäåíèè ñâåòà íà îáðàçåö. Íàïðàâëåíèå êîëåáàíèé ýëåêòðîíîâ ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì âåê→ òîðà E â ïðåëîìëåííîé ñâåòîâîé âîëíå, ò.å. îíî ïåðïåíäèêóëÿðíî íàïðàâëåíèþ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñâåòà â ñðåäå. Âûíóæäåííîå êîëåáàòåëüíîå äâèæåíèå ýëåêòðîíîâ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ñóïåðïîçèöèþ êîëåáàíèé â ïëîñêîñòè ïàäåíèÿ è â ïåðïåíäèêóëÿðíîì åé íàïðàâëåíèè âåäü èñõîäíàÿ âîëíà íå ïîëÿðèçîâàíà. Òàê êàê àíñàìáëü êîëåáëþùèõñÿ ýëåêòðîíîâ, èëè ýëåêòðè÷åñêèõ äèïîëåé, íå èçëó÷àåò â íàïðàâëåíèè ñâîåãî äâèæåíèÿ (ïîäóìàéòå, ïî÷åìó), òî ïðè ïàäåíèè ñâåòà íà ïëîñêèé îáðàçåö ïîä óãëîì Áðþñòåðà, êîãäà tg ϕ Á = n, îòðàæåííûé è ïðåëîìëåííûé ëó÷è ñîñòàâëÿþò ïðÿìîé óãîë è îòðàæåííàÿ âîëíà âîçíèêàåò òîëüêî èççà èçëó÷åíèÿ ýëåêòðîíîâ, êîëåáëþùèõñÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè ïàäå→ íèÿ ñâåòà.  ðåçóëüòàòå âåêòîð E â îòðàæåííîé âîëíå òîæå ïåðïåíäèêóëÿðåí ïëîñêîñòè ïàäåíèÿ. Åñëè æå íà îáðàçåö äèýëåêòðèêà ïîä óãëîì ϕ Á ïàäàåò èçíà÷àëüíî ïîëÿðèçîâàííûé ñâåò è ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ñîâïàäàåò ñ ïëîñêîñòüþ ïàäåíèÿ, òî ñâåò íå îòðàæàåòñÿ îò îáðàçöà. Ìîäåëüíûå ïðåäñòàâëåíèÿ è âûâîäû òåîðèè î÷åíü ïîëåçíû â ôèçèêå. Íî íåëüçÿ ëè áûëî âûïîëíèòü ïðÿìîé ýêñïåðèìåíò, ÷òîáû îòâåòèòü íà âîïðîñ, → êàê îðèåíòèðîâàí âåêòîð E â ïîëÿðèçîâàííîé ïðè îòðàæåíèè ñâåòîâîé âîëíå ïî îòíîøåíèþ ê ïëîñêîñòè ïàäåíèÿ ñâåòà? Äëÿ ó÷åíûõ XIX âåêà ýòî áûëî ñäåëàòü íåïðîñòî, òàê êàê äëèíà ñâåòîâîé âîëíû λ î÷åíü ìàëà. Ñïîðû è îáñóæäåíèÿ ïðîäîëæàëèñü áîëüøå 50 ëåò, ïîêà íå áûë ïîñòàâëåí ïðÿìîé îïûò (Î.Âèíåð, 1890 ã.), â êîòîðîì áûëî äîêàçàíî, ÷òî ïðè îòðàæåíèè ñâåòà îò äèýëåêòðèêà ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ïåðïåíäèêóëÿðíà ïëîñêîñòè ïàäåíèÿ. Ïðåæäå ÷åì ïåðåéòè ê ñàìîñòîÿòåëüíûì ýêñïåðèìåíòàì, ñäåëàåì åùå îäíî çàìå÷àíèå. Ïðåâðàòèòü åñòåñòâåííûé ñâåò â ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííûé èëè àíàëèçèðîâàòü ñîñòîÿíèå ïîëÿðèçàöèè ïó÷êà ñâåòà ìîæíî ïî-ðàçíîìó, íàïðèìåð ñ ïîìîùüþ äâîÿêîïðåëîìëÿþùåãî êðèñòàëëà èëè îòðàæàòåëÿ, óñòàíîâëåííîãî ïîä óãëîì Áðþñòåðà, èëè â îïûòàõ ïî ðàññåÿíèþ èçëó÷åíèÿ â ñðåäå. Íî ìîæíî ïîñòóïèòü ïðîùå: íàäî ïðèîáðåñòè â ìàãàçèíå ôîòîòîâàðîâ îäèí èëè ëó÷øå ïàðó ïîëÿðèçàöèîííûõ ôèëüòðîâ ìàðêè ÏÔ èõ íàçûâàþò åùå ïîëÿðîèäàìè. Ýòè çàìå÷àòåëüíûå óñòðîéñòâà áûëè èçîáðåòåíû â êîíöå 20-õ ãîäîâ â ÑØÀ è ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé òîíêèå ðàñòÿíóòûå è îðèåíòèðî- 41 «ÊÂÀÍÒÀ» Y Z θ θ X Ðèñ. 3. Ëèíåéíûé ïîëÿðèçàòîð ïðîïèëåíà, íå òîðîïèòåñü âûáðàñûâàòü ïëåíêó: ïîëèïðîïèëåí îòëè÷íûé ìàòåðèàë äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïðîñòîãî ïîëÿðèçàöèîííîãî ïðèáîðà, êîòîðûé íàçûâàþò â íàøèõ ó÷åáíèêàõ ñòîïîé Ñòîëåòîâà. (Îáû÷íî ñòîïà Ñòîëåòîâà ñîñòîèò èç íàáîðà ïîðÿäêà 10 øòóê ïàðàëëåëüíûõ òîíêèõ è îäíîðîäíûõ ñòåêëÿííûõ ïëàñòèíîê, óñòàíîâëåííûõ ñ ìàëûì âîçäóøíûì çàçîðîì ìåæäó ñîñåäíèìè ïëàñòèíêàìè.) Âûðåæüòå èç ïëåíêè ïîëîñêó è ñëîæèòå åå íåñêîëüêî ðàç ïîïîëàì òàê, ÷òîáû ïîëó÷èëñÿ âîñüìè- èëè øåñòíàäöàòèñëîéíûé ïîëèìåðíûé ìíîãîñëîéíèê. Çàêðåïèòå åãî íà ñòåêëÿííîé ïëàñòèíêå èëè â îïðàâêå, ÷òîáû îí áûë ïëîñêèì è îáÿçàòåëüíî áåç ñêëàäîê.  âàøèõ ðóêàõ ïîëÿðèçàòîð, ðàáîòàþùèé íà ïðîñâåò è íà îòðàæåíèå ÷òîáû óáåäèòüñÿ â ýòîì, óñòàíîâèòå ñòîïó íà ïóòè ñâåòîâîãî ïó÷êà, ðàçâåðíóâ åå ïëîñêîñòü ïî îòíîøåíèþ ê ïó÷êó íà óãîë Áðþñòåðà ϕ Á ≈ π 3 (äëÿ ïîëèïðîïèëåíà n ≈ 1,5 ). Ñ ïîìîùüþ ïëåíî÷íîãî ïîëÿðîèäà ïðîâåðüòå, ÷òî ñâåò, ïðîøåäøèé ÷åðåç ñòîïó, ñèëüíî ïîëÿ→ ðèçîâàí. À êóäà íàïðàâëåí âåêòîð E â òàêîé ñâåòîâîé âîëíå? Ñðàâíèòå, ñîîòâåòñòâóþò ëè ðåçóëüòàòû âàøèõ èçìåðåíèé ðèñóíêó 4, íà êîòîðîì ïîÿñíÿåòñÿ ïðèíöèï äåéñòâèÿ ñòîïû-ïîëÿðèçàòî- âàííûå (íà ìîëåêóëÿðíîì óðîâíå) ïëåíêè ïîëèìåðîâ ñ äîáàâêàìè ïîãëîòèòåëÿ, òàê ÷òî îäíà èç îðòîãîíàëüíûõ ïîëÿðèçàöèé ïîëíîñòüþ ïîãëîùàåòñÿ â ïëåíêå (äèõðîè÷íûé ïîëÿðèçàòîð). Ïåðâûé ïîëÿðîèä ñäåëàë Ýäâèí Ëåíä, áóäó÷è ñòóäåíòîì Ãàðâàðäñêîãî êîëëåäæà, àâòîðó èçîáðåòåíèÿ áûëî òîãäà âñåãî 19 ëåò. Äëÿ óäîáñòâà ïëåíêà ïîëÿðîèäà ïîìåùåíà â îïðàâó, ñ âîçìîæíûì âðàùåíèåì åå âîêðóã îñè, è çàêðûòà ñ äâóõ ñòîðîí ñòåêëàìè. Íà îïðàâå åñòü äâå äèàãîíàëüíûå òî÷êè-ìåòêè îðèåíòàöèè ïîëÿðîèäà, êîòîðûå ïîìîãóò îäíîçíà÷íî îïðåäåëèòü ïëîñêîñòü ïîëÿðèçàöèè ñâåòîâîãî ëó÷à â âàøèõ îïûòàõ. Íà ðèñóíêå 3 ïîêàçàíî, êàê óñòàíàâëèâàþòñÿ â ïó÷êå ñâåòà ïîëÿðîèäû è êàê îíè äåéñòâóþò â êà÷åñòâå ëèíåéíîãî ïîëÿðèçàòîðà (èëè àíàëèçàòîðà) ïîëÿðèçîâàííîãî ïó÷êà. Òåïåðü îïûòû. Ïðåäëàãàåì ïðîäåëàòü ÷åòûðå íåñëîæíûõ îïûòà, êîòîðûå ïîìîãóò ãëóáæå ïîçíàêîìèòüñÿ ñ ïîëÿðèçàöèåé ñâåòà. Îïûò 1. Ñòîïà Ñòîëåòîâà èç ïîëèìåðíûõ ïëåíîê Åñëè âû êóïèëè â ìàãàçèíå êóñîê ñûðà, óïàêîâàííûé â òîíêóþ ïðîçðà÷íóþ ïîëèìåðíóþ ïëåíêó, íàïðèìåð èç ïîëè- p-ïîëÿðèçîâàííûéH ñâåò, â êîòîðîì âåêòîð - ïàðàëëåëåí ïëîñêîñòè ïàäåíèÿ ϕÁ ϕÁ Ðèñ.4. Ðàçäåëåíèå åñòåñòâåííîãî ñâåòà íà äâà Íîðìàëü ïó÷êà ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîãî ñâåòà ñ ïîìî- Ïàäàþùèé ùüþ ïëàñòèíîê èç ïðî- åñòåñòâåííûé ñâåò çðà÷íîãî äèýëåêòðèêà s-ïîëÿðèçîâàííûéH ñâåò,â êîòîðîì âåêòîð - ïåðïåíäèêóëÿðåí ïëîñêîñòè ïàäåíèÿ