48151_p3

Приоритетный национальный проект «Образование»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий,
механики и оптики
Кафедра Компьютерной фотоники
ПРЕЗЕНТАЦИЯ № 3
по дисциплине
ЕН.Ф.06 - ОСНОВЫ ОПТИКИ
Доцент, к.т.н. - Е.В. Жукова
1
Лекция № 2
МОДУЛЬ 3
ФОТОМЕТРИЯ И ВОЛНОВАЯ ОПТИКА
ТЕМА 3.1
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА И
ОПТИКА АНИЗОТРОПНЫХ СРЕД
ТЕМА ПРЕЗЕНТАЦИИ:
Распространение света в анизотропной
среде. Искусственная анизотропия
2
АНИЗОТРОПНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СРЕДА
Рис. 1. В анизотропной среде
направления векторов Е и D
не совпадают
Рис. 2. Взаимное
расположение векторов E, D,
H, S и N. Вектор H нормален к
плоскости, в которой лежат
остальные векторы
3
Рис. 3. Анизотропный
кристалл
Рис. 4. Явление
двулучепреломления
4
Рис. 5. Определение
направлений
оптических осей с
помощью эллипсоида
Френеля или
эллипсоида индексов.
Оптические оси
перпендикулярны к
круговым сечениям
эллипсоида
Рис. 6. Фронт волны
касается лучевой
поверхности (а) и
пересекает
поверхность
нормалей (б)
5
Рис. 7. Поверхность волны в двуосном
кристалле: сечение волны,
перпендикулярны к главным осям
эллипсоида Френеля
Рис. 8. Соотношение лучей S и
нормалей N в анизотропной среде
6
ПОСТРОЕНИЯ ГЮЙГЕНСА ДЛЯ
АНИЗОТРОПНЫХ СРЕД
а)
б)
в)
г)
Рис. 9. Прохождение света через пластинку: а) ось в
плоскости грани кристалла; б) ось перпендикулярна грани; в)
плоскость падения совпадает с главной плоскостью; г)
плоскость падения перпендикулярна к главной плоскости 7
ПРОХОЖДЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
ЧЕРЕЗ АНИЗОТРОПНЫЙ КРИСТАЛЛ
Рис. 10. Схема получения эллиптически
поляризованного света: а) - волновые поверхности в
одноосном кристалле; б) - составляющие вектора
поляризации
8
Рис. 11. К рассмотрению принципа действия компенсатора
Сенармона: а) - компенсатор и анализатор; б) - разложение
эллиптически-поляризованного света на составляющие; в) результирующее колебание
9
Рис. 12. Компенсатор
Бабине: Р поляризатор, К призмы, А анализатор
Рис. 13. Компенсатор
Солейля: 1 - пластинка
постоянной толщины; 2 пластинка переменной
толщины
10
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЛУЧЕЙ
Рис. 14. Схема расположения для наблюдения цветов
кристаллической пластинки в параллельных лучах (а) и
диаграмма разложения колебаний по главным направлениям
пластинки (б)
11
Рис. 15. Схема установки для получения интерференции
поляризованных лучей: 1 - источник; 2 - коллиматор; 3 поляризатор; 4 - кристаллическая пластинка; 5 - анализатор; 6 объектив; 7 - экран; 8 - кристаллическая пластинка
12
Рис. 16. Розетка цветов
Рис. 17. График зависимости
пропускания от длины волны
Рис. 18.
Зависимость
пропускания от
угла поворота
кристаллической
пластинки
13
Рис. 19. Схема
расположения для
наблюдения цветов
кристаллической
пластинки в сходящихся
лучах
Рис. 20.
Изохроматические
поверхности и их
сечения для одноосного
(а) и двуосного (б)
кристаллов
14
а)
б)
Рис. 21. Коноскопические фигуры
Геометрическое место точек, для которых на
поверхности кристалла разность фаз обыкновенного
и необыкновенного лучей в выбранном направлении
остается постоянной называют изохроматической
кривой (кривой постоянного цвета)
15
ИСКУССТВЕННАЯ АНИЗОТРОПИЯ
Явление двойного
лучепреломления при
механической
деформации было
открыто Зеебеком
(1813 г.) и Брюстером
(1815 г.)
Рис. 22. Схема
расположения приборов
для наблюдения двойного
лучепреломления при
деформациях
16
ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
НАПРЯЖЕНИЙ
а)
б)
в)
Рис. 23. а) - картина изолиний; б) - картина изохром; в) картина изоклин
17
ЭФФЕКТ КЕРРА
Рис. 24. Схема
расположения приборов
для наблюдения двойного
лучепреломления в
электрическом поле
Рис. 25. Схема
интерференционного
метода наблюдения
разности ne-nо или n0-n
при двойном
лучепреломлении
18
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ФИЛЬТР
Рис. 26. Принципиальная
оптическая схема
интерференционнополяризационного фильтра
Рис. 27. Распределение
пропускания от первой и
второй ступеней фильтра и
результирующее их действие
Рис. 28. Схема работы
многоступенчатого фильтра
19
ПОЛЯЗИРАЦИОННЫЕ ПРИЗМЫ
Рис. 29. Схемы линейных поляризаторов: а) и б) двулучепреломляющие; в) - дихроичный; г) и д) отражательный
20
Рис. 30. Принцип работы поляризационной призмы:
а) прохождение поляризованного излучения до
области склейки; б) - ориентация оптической оси в
кристалле; в) - волновые поверхности для
обыкновенного и необыкновенного лучей
21
Волластон
(Wollaston) Уильям
Хайд (1766 – 1828)
Рис. 31. Призма Волластона: а) - общий вид призмы; б) образование обыкновенного и необыкновенного лучей, в) волновые поверхности для обыкновенного и ненеобыкновенного лучей
22
Рис. 32. Распространение излучения в однолучевых
поляризационных призмах: а) - призма Глана-Фуко;
б) - прзма Глана-Тейлора; в) - призма ГланаТомпсона; г) - призма Арсена
23
КОНСТРУКЦИИ ПРИЗМ
Рис. 33.
Конструкция
призмы ГланаТомпсона
Рис. 34.
Конструкция
призмы ГланаТейлора
www.optarius.co.uk
24
ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР
Рис. 35. Схема поляризационного интерферометра,
предназначенного для контроля больших линейных
размеров с высокой точностью: L - лазер; P поляризатор; P1- неподвижная призма; P2- подвижная
призма; A - анализатор
25
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ
Рис. 36. Структурная схема анализа состояния
поляризации для общего случая
26
Список использованной литературы:
1. Нагибина, И.М. Прикладная физическая оптика : учеб пособие для
студентов вузов / И.М. Нагибина, В.А. Москалев, Н.А. Полушкина, В.Л.
Рудин. – 2-е изд. - М.: Высш. шк., 2002. – 565 с.
2. Ландсберг, Г.С. Оптика: учеб.пособие для студентов физических
специальностей вузов / Г.С. Ландсберг. – 6-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.
- 848 с.
Использованы электронные ресурсы:
www.optarius.co.uk
www. flicker.com
www. aps.org.com
www.physicks.kenyon.edu
27