Способы получения поляризованного света (типы поляризаторов)

1.Дихроичные поляризаторы.

Дихроичные поляризаторы используют дихроичные среды, т.е. среды, в которых компоненты вектора световой волны E поглощаются по-разному. Предположим, имеется среда, в которой компонента Е_у не поглощается, а Е_х поглощается. Тогда на выходе из среды остаются только компоненты, Е_у. Свет будет линейно поляризован. Ось «р » совпадает с осью «ОУ».

2. Двойное лучепреломление. Призма Николя.

Среды, в которых по разным направлениям показатели преломления разные, называются анизотропными. В анизотропных средах наблюдается двойное лучепреломление. Луч, падающий на анизотропную среду, разделяется на два луча. Оба луча линейно поляризованы и их поляризации вза­имно перпендикулярны.

Один из лучей называется обыкновенным Е₀, так как показатель преломления () не зависит от угла падения. Другой называется необыкновенным (Е_е), т.к. показатель преломления (п_е) зависит от угла падения. Обыкновенный и необыкновенный лучи распространяются в среде с разными скоростями ₀ = с/п₀, _e = с/ п_е. Поэтому при прохождении одинакового расстояния «d» между ними будет набег фаз « »:

,

где - длина волны света.

Анизотропией обладают среды, в которых имеется преимущественное направление в кристаллической решетке (исландский шпат, кристаллический кварц). Анизотропные среды используются для получения линейно поляризованного света в призме Николя.

Ход лучей в такой призме показан на рис. 3. Она состоит из двух призм исландского шпата, склеенных канадским бальзамом. Обыкновенный луч испытывает полное внутреннее отражение от этого слоя, так как его показатель преломления () больше показателя преломления клея. Необыкновенный луч проходит через призму.

Рис.3

3. Поляризация при отражении. Угол Брюстера

При падении естественного света на границу раздела двух сред возникают два луча: отраженный и преломленный, причем оба луча оказываются частично поляризованными. Если свет падает под углом «i_b »

(6)

где - относительный показатель преломления второй среды по отноше­нию к первой, то отраженный луч поляризован. Угол падения называется углом Брюстера. При этом отражаются компоненты вектора , которые перпендикулярны плоскости падения (рис. 4).

Преломленный луч будет поляризован частично. Но, если взять большее количество стеклянных пластинок, то при многократном отражении, когда практически все компоненты перпендикулярные плоскости падения, отражаются на выходе из стопы пластинок, получим тоже поляризованный свет. При этом вектор Е _//будет лежать в плоскости падения. Такая совокупность пластинок называется стопой Столетова (рис. 5).

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Установка для исследования поляризованного света состоит из источника света Sx, поляризатора (р), анализатора (А) и фотоприемника (Ф) с миллиамперметром (рис. 6).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Определение степени поляризации осветителя.

Между источником S и фотоприемником оставить только анализатор света. Анализатор приблизить вплотную к фотоприемнику. Вращая анализатор, снять зависимость напряжения U от угла поворота . Изменение угла анализатора происходит через 10° от 0° до 180°.

Данные занести в таблицу 1.

Таблица 1

, град
U,мВ

Построить графики зависимости U от угла поворота . По графику определить наибольшее значение тока . Из графика определить значение напряжения при изменении угла на /2 относительно наибольшего значения По формуле (5) определить степень поляризации источника.

2. Определение степени поляризации р поляризатора.

Поместить между анализатором и источником сначала поляризатор. Снять зависимость напряжения от угла поворота.

Данные занести в таблицу 2.

Таблица 2

, град
U,мВ

Построить график зависимости напряжения U от угла поворота . Определить и . Рассчитать степень поляризации света по формуле (5).

3. Проверка закона Малюса.

На основе графика зависимости напряжения U от угла поворота для поляризатора построить теоретическую зависимость интенсивности излучения от угла поворота (закон Малюса):

. (7)

В качестве взять напряжение при угле =0 из таблицы для поляризатора. По формуле (7) построить зависимость I от .

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации.

2. Поляризация света при прохождении через кристаллы. Закон Малюса.

3. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера.

4. Поляризующие устройства. Двойное лучепреломление.

5. Искусственная оптическая анизотропия.

6. Вращение плоскости поляризации.