Поляризация

Поляризация света
Естественный и поляризованный свет
Волна называется поляризованной, если в ней направление
колебаний вектора Е каким-либо образом упорядочено.
- плоско- (линейно-) поляризованной, если колебания
вектора Е происходят в одной плоскости, которую
называют плоскостью поляризации (плоскостью
колебаний).
- естественным, если колебания светового
вектора Е в любой точке среды
совершаются беспорядочно по направлению и
хаотично во времени.
1
Схема получения
поляризованного света
2
Поляризатор свободно пропускает световые колебания,
параллельные плоскости, называемой плоскостью
пропускания поляризатора (плоскостью поляризатора).
Е  Е0 cosφ
Закон Малюса
I
Е
2
I  I 0 cos 
2
Два поляризатора, плоскости пропускания которых
повернуты относительно друг друга на угол
I ecт
I
cos 2 
2

:
I ест параллельные поляризаторы
I max 
,
2
I min  0, скрещенные поляризаторы
3
ЧАСТИЧНО-ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ
Свет называется частичнополяризованным, если в одном
направлении амплитуда колебаний
светового вектора Е преобладает.
I max  I min
Степень поляризации P 
I max  I min
Р = 1 - плоско-поляризованный свет
Р = 0 - естественный свет
Р = 1 - частично-поляризованный свет
4
ЭЛЛИПТИЧЕСКИ ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ
получается при сложении двух когерентных
плоско-поляризованных волн, плоскости
поляризации которых взаимно перпендикулярны:
E x  Е1 cos(t ),
E y  Е2 cos(t  )

 
- плоско поляризованный
свет
- поляризованный
по кругу свет
Если смотреть навстречу распространения волны и вектор
при этом поворачивается по часовой стрелки, то поляризация
называется правой, если против часовой стрелки, то – левой.
5
Способы получения
поляризованного света
1.
2.
3.
4.
5.
Отражение и преломление света
Поляроиды
Двойное лучепреломление
Деформация
Эффект Керра
6
Поляризация при отражении и преломлении
Угол Брюстера
tgБР
n2

n1
При падении света под
углом Брюстера
отраженный свет
полностью поляризован, а
степень поляризации
преломленного луча
достигает своего
максимального значения, но
меньшего единицы.
7
Поляризация света при двойном лучепреломлении
Двойное лучепреломление наблюдается при прохождении
света через диэлектрическую анизотропную среду
(кристалл)
Преломленный луч света, который
удовлетворяет закону преломления
света называется обыкновенным
Необыкновенный луч света не
удовлетворяет закону преломления
и, как правило, не лежит в плоскости
падения
У одноосных кристаллов (кварц, исландский шпат, турмалин)
имеется направление – оптическая ось ОО’, вдоль которого (о)
и (е) лучи распространяются, не разделяясь пространственно
и с одинаковой скоростью. Плоскость, проходящая через
оптическую ось, называется главным сечением (главной
8
плоскостью)
(о) и (е) лучи поляризованы во взаимно перпендикулярных
направлениях. Плоскость колебаний светового вектора
(о) луча перпендикулярна главному сечению. Колебания
светового вектора (е) луча лежат в плоскости,
совпадающей с главным сечением.
В некоторых кристаллах (турмалин) один луч
поглощается сильнее другого. Это явление называют
дихроизмом.
В двуосных кристаллах (слюда, гипс) имеется два
направления, вдоль которых свет распространяется не
разделяясь на два луча. В такого рода кристаллах оба
луча – необыкновенные.
9
При преломлении плоской волны на границе
анизотропной среды появляются также две плоские
волны, распространяющиеся в различных направлениях
и с различными скоростями.
Построение Гюйгенса
10
Распространение света в одноосных кристаллах
Построения Гюйгенса
11
Призма Николя
12
Суперпозиция поляризованных волн
Правополяризованная
волна
Eox =Eocos(ω t )
Eey =Eecos(ω t +δ)
d
δ = 2π (no -ne )
λ
Пластинка в четверть волны:
φ=π/4
λ
no  ne d  m , m  1, 3, 5
4
δm π/2
13
Пластинка в полволны:
λ
no  ne d  m , m  1, 3, 5
2
δ  mπ
14