Тема: Поляризация света
реклама
Тема: Поляризация света Авторы: А.А. Кягова, А.Я. Потапенко © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава I. Свет естественный и поляризованный. Закон Малюса Е В В ЭМВ, испущенной отдельным (единичным) атомом, векторы E и В перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 1 Е показатель преломления среды: n В в диэлектриках: μ =1 n Т.е. ЭМВ взаимодействует с диэлектриками только электрическим полем Плоско-поляризованная ЭМВ – это ЭМВ, в которой вектор Е лежит в определенной плоскости Такую световую волну излучает один ( единичный) атом Плоскость поляризации – это плоскость, проходящая через электрический вектор Е и направление распространения световой волны Естественный свет – это излучение ЭМВ от многих атомов Естественный свет – совокупность ЭМВ, у которых световые векторы Е ориентированы во всевозможных (равноправных) плоскостях Плоско-поляризованный свет – совокупность ЭМВ, у которых световые векторы Е ориентированы в одной (определенной) плоскости © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 2 Изображение света Естественный свет а) б) Е Плоско-поляризованный а) б) в) Е Частично-поляризованный – свет, состоящий из поляризованной и неполяризованной составляющих а) Количество точек (черточек) показывает степень поляризации б) в) Степень поляризации – доля интенсивности поляризованной составляющей относительно полной интенсивности света © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава Поляризация света – это свойство света, которое характеризуется пространственно-временной упорядоченностью ориентации электрического вектора Е Поляризация света – это процесс получения поляризованного света из естественного © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 3 Поляризатор – это устройство, позволяющее получить поляризованный свет Он пропускает составляющую Е на определенную плоскость - главную плоскость поляризатора (Г.П.П.) Г.П.П. проходит через оптическую ось поляризатора и падающий луч, в ней лежат векторы Е после поляризатора Главная плоскость поляризатора Естественный свет поляризованный свет Поляризатор Интенсивность естественного света уменьшается в два раза после прохождения через поляризатор: I2 I1 2 © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава Анализатор – это поляризатор, который используют для анализа предварительно поляризованного света © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 4 поляризованный свет Естественный свет поляризованный свет Поляризатор Анализатор Закон Малюса: Интенсивность света I, вышедшего из анализатора, пропорциональна квадрату косинуса угла плоскостями поляризатора и анализатора I между главными I 0 cos2 © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава Поляризатор Анализатор =I0 900 Поляризатор Анализатор © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 5 Закон Малюса: видеодемонстрация © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава Закон Малюса (монитор компьютера) видеодемонстрация © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 6 II. Явления, приводящие к поляризации света 1. Отражение и преломление на границе двух диэлектриков n1,n2 n2 n1 n1 n2 – показатели преломления сред n21 – относительный показатель преломления При отражении света на границе 2-х диэлектриков естественный свет частично поляризуется В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, а в преломленном – параллельные ей © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава Закон Брюстера: Если угол падения луча iб удовлетворяет условию tgi n , б iб n1 900 n2 21 то отраженный луч будет полностью поляризован iб – угол Брюстера (угол полной поляризации) Преломленный луч всегда частично поляризован Поляризатор – граница двух диэлектриков © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 7 Как работают поляризационные очки видеодемонстрация © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 2. Двойное лучепреломление Это раздвоение преломленного луча света при попадании на некоторые анизотропные прозрачные кристаллы (кварц, турмалин, исландский шпат) Анизотропия - зависимость физических свойств вещества (механических, электрических, оптических) от направления Изотропия - независимость физических свойств вещества от направления Анизотропная среда - среда, физические свойства которой различны в различных направлениях © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 8 При двойном лучепреломлении образуются два луча: а) Обыкновенный (для него законы преломления выполняются) б) Необыкновенный (законы преломления не выполняются) © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава Естественный свет е (необыкновенный луч) О кристалл (обыкновенный луч) Лучи О и e параллельны и поляризованы во взаимноперпендикулярных плоскостях Показатели преломления (ne и nо) среды для лучей О и e и скорости их распространения различны Оптическая ось кристалла – направление, вдоль которого нет двойного лучепреломления Главная плоскость кристалла – плоскость, проходящая через оптическую ось кристалла и падающий луч Колебания луча О – перпендикулярны главной плоскости кристалла, а луча е – лежат в ее плоскости © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 9 Призма Николя (николь) Николь – это призма из кристалла исландского шпата (CaCo3), разрезанного по диагонали, и склеенного канадским бальзамом Канадский бальзам 900 ne = 1,49 CaCO3 nO = 1,66 e 680 nбальзам = 1,53 О полное внутреннее отражение луча О © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава III. Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами Оптически активное вещество – это вещество, которое при прохождении через него поляризованного света поворачивает плоскость поляризации этого света Оптически Активное вещество Поляризатор Анализатор - угол поворота в оптически активном веществе © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 10 Оптически Активное вещество Поляризатор Анализатор - угол поворота в оптически активном веществе Угол поворота в оптически активном твердом веществе: = l 0 – постоянная вращения l – расстояние, пройденное светом в оптически активном веществе Угол поворота в растворах, содержащих опт. акт. вещество: = [a0]Cl l –толщина слоя раствора 0 – удельное вращение, зависит от длины волны, t, свойств среды С –концентрация опт. активного вещества [ © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава IV. Применение поляризованного света Поляризационные очки (поляроиды) – позволяют убрать “блики” (поляризованный свет, отраженный от поверхности воды) Поляриметрия – определение концентрации оптически активных веществ (например, сахара) Оценка фотоупругости Фотоупругость – явление возникновения оптической анизотропии в первоначально изотропных материалах под действием механических нагрузок © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 11 Фотоупругость видеодемонстрация © ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 12
