Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Естественный и поляризованный свет
|
|
Поляризация света состоит в упорядоченности ориентации векторов напряженностей электрического 
и магнитного 
полей световой волны в плоскости, перпендикулярной к световому лучу. Поляризация света является одним из явлений, где наглядно проявляются волновые свойства. Отметим, что это явление подтверждает поперечность световых, а значит, и любых электромагнитных волн. В естественном свете (рисунок 6.1 а), который испускается обычными источниками, колебания векторов электрического и магнитного полей в различные промежутки времени совершаются в различных направлениях, перпендикулярных к лучу. Колебания различных направлений достаточно быстро (за время порядка 
с) и беспорядочно сменяют друг друга. Свет, в котором направления колебаний и электромагнитной волны упорядочены каким-либо образом, называется поляризованным светом (рисунок 6.1 б). Если колебания светового вектора (напомним, что так называется вектор ) происходят только в одной, проходящей через луч плоскости, то свет называется плоско- или линейно поляризованным. Примером такой поляризации является гармоническая монохроматическая волна плоская 
или сферическая 
.Уравнение плоской гармонической монохроматической волны имеет вид:
(6.1)
а б
Рисунок 6.1 – Естественный (а) и поляризованный (б) свет
Линейно поляризованный свет характеризуется плоскостью колебаний, представляющей собой плоскость, в которой колеблется световой вектор. Линейно поляризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов, называемых поляризаторами (рис. 6.2). Эти приборы свободно пропускают световые колебания, параллельные некоторой плоскости, называемой плоскостью пропускания поляризатора, и полностью или частично поглощают колебания, перпендикулярные к этой плоскости.
 |
Рисунок 6.2 — Получение линейно поляризованного света
Предположим, что линейно поляризованный луч интенсивностью Io падает на поляризатор с вертикально расположенной плоскостью поляризатора (рис.6.2). Колебание вектора Е совершается в плоскости, образующей с плоскостью поляризатора угол 
. Это колебание с амплитудой 
разложим на два колебания с амплитудами 
и 
. Первое колебание пройдёт через поляризатор, а второе не пройдёт. Поскольку интенсивность падающей на поляризатор волны пропорциональна квадрату амплитуды 
, интенсивность 
прошедшей через поляризатор волны будет пропорциональна квадрату
,т.е.
, (6.2)
закон Малюса для падающего линейно поляризованного света.
Соотношение было получено в 1810г. французским физиком Э. Малюсом (1775-1812). Из закона видно, что при вращении поляризатора вокруг луча интенсивность прошедшего света будет меняться в пределах от нуля, когда угол 
(плоскость поляризатора перпендикулярна к плоскости колебаний вектора Е), до 
при 
.
Если на поляризатор падает естественный свет, то угол в формуле будет хаотически изменяться во времени (все значения углов равновероятны), поэтому интенсивность прошедшего через поляризатор линейно поляризованного света будет определяться средним значением косинуса угла 
.
, (6.3)
закон Малюса для падающего естественного света.
Вращение поляризатора вокруг луча не приводит в этом случае к изменению интенсивности прошедшего поляризованного света.
Если какой-нибудь поляризационный прибор используется для получения линейно поляризованного света, то его называют поляризатором, если этот же прибор используется для исследования (анализа) поляризованного света,- анализатором.
Если вдоль главной оптической оси кристалла проходит луч естественного света, то, выходя из кристалла, он не меняет своих свойств. Однако в случае падения плоскополяризованного света некоторые вещества могут поворачивать плоскость колебаний вектора Е на определённый угол. Вещества, обладающие такой возможностью называются оптически активными. К ним относятся кристаллические тела (кварц) и раствор оптически активных веществ в неактивных растворителях (раствор сахара, кислоты и др.). Направление врвщения в различных веществах неодинаково. Если плоскость колебаний вектора Е для наблюдателя, смотрящего навстречу лучу, поворачивается по часовой стрелке, то вещество называется правовращаемым, если против часовой стрелки — левовращаемым. Величина угла поворота плоскости поляризации активных растворов пропорциональна их концетрации, длине луча в жидкости 
. Величина 
называется удельным вращением. Вращение плоскости поляризации можно объяснить, если допустить, что в оптически активных веществах лучи, поляризованные по кругу вправо и влево, распространяются с неодинаковой скоростью. Плоскополяризованный свет можно представить как сложение двух поляризованных по кругу волн, правой и левой, с одинаковыми частотами и амплитудой.
Пусть направление Р представляет собой направление колебания плоскополяризованной волны, падающей на кристалл (рис.6.3).
Рисунок 6.3 — Направление колебания плоскополяризованной волны
Вектор амплитуды колебаний раскладываем на два вектора Е1 и Е2 из которых первый крутится влево, другой вправо. В каждый момент времени вектор Е будет лежать в одной и той же плоскости.
Если скорости распространения обеих волн неодинаковы, то при прохождении через вещество один из векторов Е1 или Е 2 будут отставать в своем вращении от другого, в результате чего плоскость Р 1, в которой лежит итоговый вектор, будет поворачиваться относительно начальной плоскости. Разница в скоростях распространения колебаний может быть обусловлена асимметрией молекул, либо ассиметричным их распределением в кристалле. Если между двумя перекрещенными поляризаторами поместить оптически активное вещество, то поле зрения просветляется. Чтобы снова получить темноту, необходимо повернуть второй поляризатор на угол , определенный уравнением (6.1). Зная удельное вращение , длину 
и измерив угол поворота , можно определить концетрацию раствора 
.
Самая простая установка для наблюдения вращения плоскости поляризации (рис.6.4) состоит из источника света, двух призм Николя- поляризатора П, и анализатора А и трубки с раствором для исследования. Пусть при отсутствии раствора в трубке анализатор А повернут относительно поляризатора П так, что свет совсем гасится (призмы Николя перекрещены) это значит, угол . Тогда согласно закону Малюса 
и будет равно нулю. Если трубку наполнить раствором активного раствора, то при вращении плоскости колебаний вектора Е возникает просветление поля зрения, это значит и 
. Угол, на который необходимо повернуть анализатор для полного затемнения, равен углу поворота плоскости колебаний вектора.
Рисунок 6.4 — Установка для наблюдения вращения плоскости поляризации
Date: 2015-05-08; view: 893; Нарушение авторских прав