СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

03.04.2017

Перейдемо до розгляду способів отримання поляризованого світла. Світло, що випускається різними джерелами, зокрема розжареним твердими тілами або світяться газами,

зазвичай природний. Це пояснюється тим, що елементарні джерела світла — атоми і молекули — рухаються безладно і випускаються ними світлові хвилі мають різноманітні напрямки коливань вектора СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

Тому необхідно знайти способи виділення поляризованого світла з природного. Перелічимо найважливіші з них.

1. Поляризація при відбиванні та заломленні. Якщо природне світло (рис; IV.33, а) падає на відбивну поверхню діелектрика (скло, слюди тощо) під кутом а, що задовольняє умові Брюстера:

СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

то відбита хвиля виявляється плоскополяризованной СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

показник заломлення).

СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

Рис. IV.33

При Дотриманні умови (1.27) відбитий промінь виявляється перпендикулярним преломленному променю СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

. У відбитої хвилі вектор СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

перпендикулярний площині падіння, тому в переломлених (пройшла у другу середу) хвилі енергія коливань у площині падіння буде більше, ніж у перпендикулярній площині, і хвиля частково поляризована.

Недоліком поляризації при відображенні є мала частка відбиваного від діелектриків випромінювання (наприклад, від скляної пластинки відображається 3-5% падаючого світла). Тому користуються багаторазовим відображенням хвилі від «стопи пластин» (рис. IV.33, б); відбиті промені несуть коливання, перпендикулярні до площини падіння, і проходить промінь, поступово «порожній» від цих коливань, стає майже плоскополярізованим (з вектором СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

що лежить в площині падіння).

2. Поляризація при подвійному заломленні проміня в кристалах; призма Ніколя. При заломленні світла на межі оптично анізотропних середовищ, наприклад кристалів, природний промінь розщеплюється на два промені (звичайний і незвичайний), поляризовані в двох взаємно перпендикулярних площинах (рис. IV.34, а).

Звичайний і незвичайний промені мають в кристалі різні швидкості поширення, отже, різні показники заломлення СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

цим пояснюється подвійне лучепреломление в точці падіння хвилі на грань призми: при одному і тому ж вугіллі падіння є два кута заломлення: СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

. Однак поляризовані промені виходять з кристала під дуже малим кутом один до одного, що ускладнює їх роздільне використання. Щоб «розвести» ці промені, користуються різними «поляризующими призмами». Найбільш поширеною є призма Ніколя; з кристала ісландського шпату вирізають дві призми (рис. IV.34, б), які склеюються канадським бальзамом. Показник заломлення цього клею СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

лежить між показниками заломлення ісландського шпату для звичайного СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

і незвичайного СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

променів (значення не залежить від кута між променем і оптичною віссю кристала; його мінімальне значення 1,486).

СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

Рис. IV.34

Кути в призмі підібрані так, щоб звичайний промінь на поверхні канадського бальзаму зазнав повне внутрішнє відбиття. За допомогою цієї призми природна світлова хвиля розділяється на дві плоскополяризованные хвилі, містять майже 50% падаючої енергії (втрати в призмі невеликі). Припустимо тепер, що падає на призму плоскополяризованная хвиля. На рис. IV.35 зображена вхідні грань призми; промінь падає в точку Про перпендикулярно площині креслення. Вектор СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

падаючої хвилі слід розкласти на дві складові: СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

. Вектор СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

перпендикулярний до оптичної осі і відповідний їй промінь — звичайний; вектор Її лежить в головній площині і належить незвичайного променя. Очевидно, якщо СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

і падаючий промінь є для призми незвичайним; він пройде без подвійного променезаломлення. При СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

падаючий промінь є для призми звичайним і відіб’ється від кордону з канадським бальзамом; в цьому випадку через призму в прямому напрямку світло не проходить. Якщо ж а має промежуточною значення, то через поляризатор проходить тільки складова СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

Так як енергія електромагнітної хвилі пропорційна квадрату електричного вектора, то СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

і тому пройшов через поляризатор

незвичайний промінь містить енергію

СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

де СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

енергія хвилі, що надходить в поляризатор. Отже, якщо плоскополяризованный світло пропускається через поляризатор, то пройшла через нього енергія пропорційна квадрату косинуса кута між вектором СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

надходить випромінювання і оптичною віссю поляризатора (закон Малюса).

Для деяких цілей використовуються поставлені один за іншим два ніколя. Перший ніколь є поляризатором (виділяє плоско поляризоване світло з природного); оптичну вісь другого ніколя розташовують під кутом а до оптичної осі першого ніколя. Змінюючи цей кут від СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

до 90°, можна спостерігати зміну інтенсивності світла, вийшов з другого ніколя («аналізатора») за законом (1.28).

СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

Рис. IV.35

3. Поляризація при проходженні світла через поглинаючі анізотропні речовини; поляроїди. Деякі кристалічні речовини (турмалін, герапатит, тобто сірчанокислий йод-хінін, та ін) володіють різним поглинанням для променів з різними орієнтаціями вектора СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

щодо осей цих кристалів. Наприклад, турмалиновая пластинка товщиною близько СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

або лусочка герапатиту товщиною близько СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

майже повністю поглинають звичайні промені (у яких, як зазначалося вище, вектор СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

перпендикулярний до оптичної осі); незвичайні ж промені частково поглинаються, частково виходять з платівки. Якщо на таку пластинку падає природне світло, то з платівки виходить тільки незвичайний плоскополяризованный промінь. Так само діють так звані поляроїди — целулоїдні плівки, що містять певним чином орієнтовані дрібні кристалики герапатиту. Слід мати на увазі, що ці речовини мають селективним (вибірковим) поглинанням по відношенню до різних довжинах хвиль, т. тобто коефіцієнт поглинання залежить від довжини хвилі. Тому якщо на такі речовини подається не монохроматичне, а, наприклад, білий світ, який вийшов з них світло виходить пофарбованим, причому ця забарвлення виявляється різною в різних напрямках («дихроїзм»).

Короткий опис статті: способи видобутку електроенергії Наукова бібліотека популярних наукових видань

Джерело: СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ПОЛЯРИЗОВАНОГО СВІТЛА

Також ви можете прочитати