Естественный и поляризованный свет

Поляризация света. Закон Малюса

Цель работы: ознакомление с методами получения линейно поляризованного света, некоторыми его свойствами и опытная проверка закона изменения интенсивности света при прохождении поляризованным светом анализатора (закон Малюса).

Приборы и принадлежности: фотометрическая скамья, фотометрическая головка, поляризатор, анализатор, источник естественного света, эталонная лампа.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Естественный и поляризованный свет

В соответствии с электромагнитной теорией свет представляет собой поперечные электромагнитные волны. Два вектора электрической и магнитной напряженностей и , характеризующих волну, колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях и в одинаковых фазах. Скорость распространения волны перпендикулярна к направлениям обоих векторов и (рис.1).

Риc. 1

Плоскость, проходящая через луч, в которой происходит колебание вектора , называется плоскостью колебаний. Перпендикулярная к ней плоскость, в которой колеблется магнитный вектор называется плоскостью поляризации. Линия, вдоль которой распространяется электромагнитная волна, называется лучом.

Свет может быть естественным или поляризованным. Естественный свет можно рассматривать как совокупность световых волн с самыми различными и равновероятными направлениями колебаний.

Они могут существовать одновременно, или быстро и беспорядочно сменять друг друга. Амплитудные значения вектора естественного света одинаковы во всех направлениях, перпендикулярных направлению светового луча (рис.2,а). Такой свет испускается источниками (светящимися телами), состоящими из множества беспорядочно излучающих атомов.

Если каким-либо образом упорядочить световые колебания или выделить только те колебания, которые происходят в определенной плоскости, то полученный свет будет плоскополяризованным (линейно-поляризованным). (рис.2,б)

Свет колебания вектора которого могут происходить, как и в первом случае, во всевозможных направлениях, но при этом, колебания в одном из направлений наиболее вероятны, называется частично поляризованным. Амплитудные значения вектора такого света не одинаковы в различных направлениях (рис.2,в).

Сказанное относительно электрического вектора относится и к магнитному вектору , колеблющемуся всегда перпендикулярно . Однако из опытов Винера со стоячими световыми волнами следует, что активным фотохимическим действием, а следовательно, и действием на глаз обладает лишь вектор . Поэтому о векторе в дальнейшем упоминаться не будет.

Рис. 2

Чтобы уяснить себе, как сводятся естественные или частично поляризованные колебания светового поля к колебаниям, полностью поляризованным, можно воспользоваться одним механическим оптом. Однако нужно помнить, что в отношении света это только наглядная и удобная в ряде случаев модель. Берется длинный гибкий шнур, который протягивается сквозь щелеобразные отверстия, расположенные перпендикулярно друг к другу (рис.3). Будем вызывать колебания правой части шнура рукой или механизмом во всевозможных плоскостях, проходящих через линию натянутого шнура. Тогда первая щель при достаточно малой ее ширине пропустит полностью лишь те колебания, которые, совершаются в плоскости самой щели. Если плоскость пропущенных первой щелью колебаний шнура наклонена относительно второй щели на угол , то пропущены будут лишь составляющие колебаний, параллельные щели. Таким образом, пропущенные колебания будут ослаблены по амплитуде, а при угле эта щель не пропустит колебаний совсем. Очевидно, щель играет роль поляризатора колебаний, приводящего их к одной плоскости. Если бы колебания были не поперечными, а продольными, т.е. представляли собой периодические растяжения и сжатия, то изменить амплитуду колебаний пропусканием волны черве щель было бы невозможно. Следовательно, объяснить поляризацию волн и в частности, световых волн, можно, лишь предположив что они поперечные.

Рис 3.

Поиск по сайту: