🗊Презентация Поляризация. Лекция 5

Волновые свойства света подтверждаются явлениями интерференции , дифракции, поляризации . Волновые свойства света подтверждаются явлениями интерференции , дифракции, поляризации . Но каких волн – ПРОДОЛЬНЫХ или ПОПЕРЕЧНЫХ ?

Направления векторов напряженности электрического E и магнитного H полей в электромагнитной волне лежат в плоскостях, перпендикулярных направлению движения волны. Следовательно электромагнитная волна – поперечная волна.

Поляризованный и естественный свет.

Согласно волновой теории, свет представляет собой совокупность электромагнитных волн. Естественный свет - совокупность электромагнитных волн со всевозможными равновероятными направлениями световых векторов (напряженности электрического поля ��), перпендикуляр-ных направлению распространения света.

Единственным источником поляризованного света являются лазеры.

Линейно и эллиптически поляризованный свет

Графическое изображение луча плоскополяризованного света

2.  Сечения луча частично поляризованного света

Отражение от поверхности диэлектрика.

Поляризация света при отражении и преломлении

При падении света на границу двух прозрачных тел под углом Брюстера, отраженный свет будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, преломленный луч будет максимально, но не полностью поляризован. При падении света на границу двух прозрачных тел под углом Брюстера, отраженный свет будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, преломленный луч будет максимально, но не полностью поляризован.

Поскольку поляризация преломленных лучей даже при падении света под углом Брюстера далеко не полная, то для ее увеличения целесообразно подвергнуть преломленные лучи второму, третьему и т.д. преломлению. Этому служит стопа Столетова – наложенные друг на друга стеклянные пластинки: с пpохождением каждой следующей пластинки стопы степень поляpизации пpеломленного луча увеличивается. Для стекла с показателем преломления n=1,5 практически полную поляризацию дает стопа из 16 пластинок. Обычно достаточно 8-10 пластин.

Двойное лучепреломление Двойно́е лучепреломле́ние – эффект расщепления в анизотропных средах луча света на две составляющие. Впервые обнаружен датским ученым Расмусом Бартолином на кристалле исландского шпата – разновидности кальцита CACO3. Если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча. Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным (o – ordinary), второй же отклоняется в сторону, и называется необыкновенным (e – extraordinary).

Кристалл исландского шпата (CaCO3) раздваивает проходящие через него лучи. Это явление двойного лучепреломления. Кристалл обладает оптической анизотропией из-за ассиметрии кристаллических решеток. Кристаллы исландского шпата имеют форму ромбоэдра. Кристалл исландского шпата (CaCO3) раздваивает проходящие через него лучи. Это явление двойного лучепреломления. Кристалл обладает оптической анизотропией из-за ассиметрии кристаллических решеток. Кристаллы исландского шпата имеют форму ромбоэдра. Если положить кристалл исландского шпата на границу с напечатанным текстом, то текст представляется раздвоенным. При вращении кристалла над строчкой происходит вращение одного изображения вокруг другого.

Лучи обыкновенный и необыкновенный поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях. Свойством двойного лучепреломления обладают кристаллы некубической симметрии.

Принцип Гюйгенса

Свойства обыкновенного «о» и необыкновенного «е» лучей.

Поляризационные устройства

Для превращения обычного света в поляризованный используют поляризаторы. Для превращения обычного света в поляризованный используют поляризаторы. Поляризаторами называют устройства способные создавать линейно поляризованный свет. Они свободно пропускают колебания вектора Е, параллельные плоскости пропускания поляризатора. Плоскость, в которой поляризатор свободно пропускает вектор напряженности электрического поля, называется плоскостью поляризации. Колебания же перпендикулярные к этой плоскости, задерживаются полностью или частично.

Для обнаружения поляризованного света используют анализаторы. Анализаторы подобно поляризаторам свободно пропускают колебания вектора Е, параллельные их плоскости поляризации. Все поляризаторы (линейные, циркулярные, эллиптические) могут использоваться и как поляризаторы, и как анализаторы.

Французский инженер Э. Малюс открыл закон, названный его именем. В опытах Малюса свет последовательно пропускался через две пластинки поляризатора. Пластинки можно было поворачивать друг относительно друга на угол φ.                        

Естественный свет имеющий интенсивность I0 последовательно проходил через два поляроида П1 и П2 , плоскости пропускания которых повернуты друг относительно друга на некоторый угол φ. Первый поляроид играет роль поляризатора. Он превращает естественный свет в линейно поляризованный. Второй поляроид служит для анализа падающего на него света.

Дихроизм ДИХРОИЗМ - различное поглощение веществом света в зависимости от его поляризации (анизотропия поглощения). Поскольку поглощение зависит также и от длины волны, дихроичные вещества оказываются различно окрашенными при наблюдениях по разным направлениям, откуда и название (от греч. dichroos - двухцветный). Дихроизм был открыт французским ученым Кордье (P. Cordier (1777-1861)) в 1809 на минерале, названном кордиеритом. Различают: линейный дихроизм- различное поглощение света двух взаимно перпендикулярных линейных поляризаций; круговой дихроизм - различное поглощение света с правой и левой круговой поляризацией; в общем случае - эллиптический дихроизм - различное поглощение света с правой и левой эллиптической поляризацией. Дихроизм ведёт за собой и различие в поглощении естественного света в зависимости от его направления распространения в веществе.

Если пропустить частично поляризованный свет через анализатор, то при вращении прибора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет меняться в пределах от Imax до Imin , причем переход от одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте на угол, равный ��/2.

Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами

Применение поляризованного света

Одним из способов выявления слабых мест строительных конструкций может служить способ наблюдения внутренних напряжений с помощью Одним из способов выявления слабых мест строительных конструкций может служить способ наблюдения внутренних напряжений с помощью поляризованного света.

Давно известен факт, что в зависимости Давно известен факт, что в зависимости от нагрузки изменяются оптические свойства оргстекла: в месте воздействии на оргстекло поворачиваются плоскости поляризации. Возникает цветная картина распределения напряжений. Красному цвету соответствуют наибольшие деформации в оргстекле, зеленому - средние, синему - наименьшие.

Первый опыт (съемка через поляроид):

Увеличиваем давление

Давление растет…

Попробуем повернуть пластину на 1800

Немного увеличим давление Сразу возникает внутреннее напряжение!

Увеличиваем давление Рост напряжения в пластине гораздо более заметен по сравнению с предыдущим опытом.

Испытаем и другие пластины:

Пластина прямоугольного вида

Фотографии растущих кристаллов, сделанные с помощью поляризационного микроскопа.