Лінійно поляризоване світло
Порядок теоретичної підготовки до виконання роботи.
Вивчити і законспектувати в зошит відповіді на контрольні питання.
1. Три вектора, що характеризують електромагнітну хвилю. Природне світло. Лінійна, кругова, еліптична поляризація світла.
2. Як впливають різницю фаз коливань і відношення амплітуд компонент електричного поля на тип поляризації результуючої хвилі? Якими рівняннями описуються компоненти для кожного типу поляризації?
3. Які кристали називаються анізотропними, одноосьовими, позитивними, негативними? Способи створення анізотропії.
4. Поясніть освіту еліптично поляризованого світла при проходженні плоско поляризованого світла в анізотропних кристалах.
5. Як змінюється поляризація природного світла при проходженні різних відстаней в анізотропному середовищі?
6. Який буде вигляд поляризації світла після проходження лінейнополярізованного світла через пластинку Δ = λ. Δ = λ / 2. Δ = λ / 4?
7. Як впливає на вигляд еліптичної поляризації кут повороту поляризатора на вході в анізотропну середу?
8. Як впливає на вигляд еліптичної поляризації оптичний знак анізотропного середовища?
1) Помилки введення можна виправляти клавішею «← Backspace». розташованої вище клавіші введення «Enter».
2) Швидкість експерименту регулюйте клавішами напрямків «←» і «→» так, щоб Вам було ясно видно, в яких фазах коливаються компоненти E x і
В r плоскої електромагнітної хвилі вектори: E r - напруженості електричного поля, H - напруженості магнітного поля і
c r - швидкості поширення хвилі взаємно - перпендикулярні і утворюють праву трійку (рис. 1).
При цьому орієнтація векторів E r і H r в просторі по відношенню до вектора c r може бути різною, але взаємне розташування всіх трьох векторів зберігається. Як правило, в електромагнітній хвилі (Фотон), випущеної r r
атомної системою (атом, молекула, іон, заряди в плазмі) вектори E і H коливаються r в однаковій r фазі. В цьому випадку площина коливань вектора
E (також як і вектора H) не змінюється з часом, і хвиля називається плоско r або лінійно поляризованої. Рівняння для компонент електричного
поля E при цьому мають вигляд (в даній точці простору):
E x = E xo sin (ω t + φ o). (1)
E y = E yo sin (ω t + φ o). (2)
Тут E xo і E yo - амплітуди компонент електричного поля, ω - кругова
частота, φ o - початкова фаза коливань.
Основна властивість, властиве плоско-поляризованого світла, полягає в тому, що фази коливань обох компонент E x і E y в будь-який момент часу
Мал. 2 В переважній більшості джерел світла кванти, що випускаються
окремими частинками (атомами, молекулами.) мають довільне (випадкове) напрямок площини поляризації. В результаті утворюється світло, в якому немає виділеного напрямку коливань електричного вектора - всі напрямки різновірогідні (абсолютне значення напруженості поля в будь-якому напрямку однаково одно E o). Таке світло називається
неполяризованим або природним.
Для отримання з природного світла плоско-поляризованого, пучок природного світла пропускають через систему, звану поляризатором. При цьому на виході з поляризатора виходить плоско-поляризоване світло з площиною коливань, нахиленою до горизонтальному напрямку під кутом θ. задається кутом повороту поляризатора.
Для кута повороту поляризатора θ амплітуди компонент E xo і E yo в формулах (1) і (2) матимуть вигляд (рис. 3):
E xo = E o cos θ. (3)
E yo = E o sin θ. (4)
Модуль (1) програми дозволить вам вивчити коливання вектора електричної напруженості в плоско-поляризованою хвилі.
Виконайте завдання 1-1, r 1-2, 1-3. Спостерігайте за коливаннями вектора напруженості E і його компонент E x і E y.
Усвідомте собі роль кута нахилу площини поляризатора θ і роль початкової фази φ o.