Получение эллиптически – поляризованного света

Для получения эллиптически – поляризованного света применяют так называемые фазовые пластинки. Их вырезают из оптически анизотропных кристаллов параллельно оптической оси. В этом случае скорость распространения света в пластине зависит от ориентации вектора световой волны относительно оптической оси кристалла и принимает два значения:

, , (7.3)

где – скорость света в вакууме, и – абсолютные показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей. Если угол между и оптической осью кристалла составляют некоторое значение , то в кристалле распространяются две световые волны с амплитудами и (см рис. 7.7).

Они когерентны, взаимно перпендикулярно поляризованы и распространяются с разными скоростями. Поэтому на выходе из пластины толщиной имеет место интерференция волн с разностью хода или разностью фаз:

. (7.4)

Результатом интерференции является такое электромагнитное поле, в котором конец электрического вектора описывает в общем случае эллиптическую траекторию. Частота вращения совпадает с частотой света, а направление вращения и эксцентриситет эллипса зависят как от . При этом возможны следующие случаи:

1. , – свет поляризован по кругу – циркулярно поляризованный свет (рис. 7.7, а)

2. , – свет плоско поляризован, но плоскость поляризации повернута на 90° (рис. 7.7, б)

3. , – свет циркулярно поляризован, вращение противоположно случаю 1 (рис. 7.7, в)

4. , – свет плоско поляризован, совпадает с поляризацией исходного луча.

Во всех четырех рассмотренных случаях изменение угла приводит к тому, что круговая поляризация сменяется на эллиптическую, причем, эксцентриситет эллипса тем больше, чем ближе значение к или .

Пластинам, создающим , соответствует , поэтому они называются четвертьволновыми. Т. О. четвертьволновая пластина преобразует плоскополяризованный свет в эллиптически – поляризованный, когда a=45°.

Приведенные рассуждения относятся к монохроматическому свету. При падении на пластинку белого света пластинка оказывается четвертьволновой для одного цвета и полуволновой - для другого, поэтому вид поляризации пропущенного ею света зависит от его спектрального состава. На этом свойстве основано действие фазовых пластинок «чувствительного оттенка»: будучи помещенными между скрещенными поляризаторами, они «окрашивают» пропущенный системой свет, причем цвет зависит от толщины пластинки и ее ориентации относительно поляризаторов.

1.3. Анализ поляризованного света

Анализ поляризованного света предполагает решение таких задач, как определение вида поляризации и оценка степени поляризации .

В основу анализа поляризованного света положен закон Малюса. Если на поляроид падает плоскополяризованный свет с амплитудой , составляющий угол с разрешенной плоскостью поляроида , то через него пройдет только «параллельная» компонента . Тогда в соответствии с рис. 7.8 получим:

, (7.5)

, (7.6)

. (7.7)

Выражение (7.7), устанавливающее соотношение между интенсивностью плоскополяризованного света до и после поляроида, является законом Малюса.

Если на пути исследуемого светового луча поместить поляроид–анализатор и вращать его вокруг оси, совпадающей с лучом, то возможны три варианта результатов:

1. Интенсивность проходящего света меняется по закону Малюса (7.7), это означает, что анализируемый свет плоско поляризован.

2. Интенсивность проходящего света после анализатора меняется по закону:

, (7.8)

это означает, что свет частично плоско поляризован, степень поляризации равна:

, (7.9)

Составляющая интенсивности в этом случае свидетельствует о наличии естественного или эллиптически поляризованного света.

3. Интенсивность проходящего света не изменяется. В этом случае свет или естественный или циркулярно-поляризованный.

В основу анализа эллиптически-поляризованного света положено действие фазовой пластинки. Поставленная на пути циркулярно-поляризованного света четвертьволновая пластинка преобразует его в плоскополяризованный. Поэтому, если исследуемый свет не является плоскополяризованным, то его можно анализировать при помощи ¼-волновой пластинки и поляроида – анализатора.

Если на пути луча поставить ¼-волновую пластинку, а затем поляроид и начать вращать его вокруг оси, совпадающей с лучом, то возможны следующие варианты результатов:

1. Интенсивность меняется по закону Малюса. В этом случае свет полностью циркулярно поляризован.

2. Интенсивность света не меняется. Это означает, что свет – естественный.

3. Интенсивность меняется по закону (7.7), в этом случае свет частично циркулярно поляризован. Степень его поляризации определяется по (7.9).

Перечисленные операции и полученные на их основе выводы исчерпывают все возможные случаи поляризации светового пучка.

Поиск по сайту: