Естественный и частично поляризованный свет

Свет, испускаемый реальным источником, - естественный свет, не является монохроматическим, так как любой такой источник состоит из большого числа атомов, излучающих свет в различные промежутки времени, с различными фазами, амплитудами и различными направлениями колебаний электрического вектора. Для естественного света все направления колебаний вектора (), расположенные в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения, являются равноправными (рис.9), т.е. среди всех возможных плоскостей колебаний нельзя выбрать какую-либо преимущественную плоскость, как это имеет место для линейно поляризованного света.

Рис. 9.Всевозможные направления колебаний электрического поля

в волне естественного света в фиксированный момент времени

Излучение атомов реального источника света обрывается и возникает со случайной (хаотической) фазой, следовательно, не является строго монохроматическим, хотя за время одного акта излучения оно близко к гармоническому колебанию. Часть колебаний, на протяжении которой сохраняется их регулярность (т.е. амплитуда и частота колебаний постоянны), называется волновым цугом. Среднее время , в течение которого амплитуда, частота и начальная фаза колебаний остаются почти неизменными, называется временем когерентности. Для строго монохроматического излучения бесконечно велико. Так как за время колебание в волне распространяется на расстояние (где n - показатель преломления среды, в которой распространяется электромагнитная волна), то на расстояниях, не превышающих вдоль направления распространения, колебания когерентны. Поэтому величина называется длиной когерентности или длиной волнового цуга (рис. 10).

Рис. 10. Представление немонохроматической волны (естественного света)

в виде последовательности цугов

Таким образом, через промежутки времени прекращается излучение одного волнового цуга, испускаемого источником света, и начинается излучение нового цуга волны с амплитудой, фазой и состоянием поляризации, не связанными закономерно с соответствующими параметрами предшествующего волнового цуга. Однако время наблюдения (время разрешения фотоприемника), как правило, много больше времени когерентности: (например, для глаза ), поэтому в целом свет от реального источника не обладает определенным состоянием поляризации.

Частично поляризованный свет, как и естественный, можно представить в виде наложения двух некогерентных линейно поляризованных волн со взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний. Отличие заключается в том, что в случае естественного света интенсивность этих волн одинакова, а в случае частично поляризованного – разная.

Таким образом, свет называется частично поляризованным, если одно из направлений колебаний является преимущественным, хотя и не исключительным, как для линейно поляризованного света. Например, из рис.11 видно, что амплитуда колебаний электрического поля в вертикальной плоскости максимальна, а в горизонтальной минимальна.

Рис. 11.Направления колебаний электрического поля в волне частично

поляризованного света в фиксированный момент времени

Поиск по сайту: