Изучение основных явлений поляризации света

Цель работы: получение и исследование поляризованного света; исследование свойств обыкновенного и необыкновенного лучей, полученных с помощью двоякопреломляющего кристалла.

Приборы и принадлежности: источник света, поляроиды, объектив, экран, двоякопреломляющий кристалл, слюдяная пластинка, модель балки.

Введение

Поляризация электромагнитных волн

Согласно волновой теории свет представляет собой поперечные электромагнитные волны, в которых векторы напряженности электрического и магнитного полей совершают колебания во взаимно перпендикулярных плоскостях. Абсолютные значения векторов и в бегущей световой волне описываются периодическими функциями времени и координат и изменяются синфазно.

Рис. 1

Вектор скорости распространения света , вектора и образуют так называемую правую тройку векторов, то есть, если
поворачивать вектор к вектору и это направление связать с направлением вращения головки правого буравчика, то поступательный ход буравчика укажет направление вектора (рис. 1). Оставаясь всегда перпендикулярными друг другу, вектора и могут иметь любую ориентацию в плоскости, перпендикулярной вектору . Такой свет называется естественным или неполяризованным (рис. 2а). Свет, в котором вектора , и образуют единственную взаимно перпендикулярную тройку векторов (рис. 2б), называется плоскополяризованным или линейно поляризованным (на рис. 2а и 2б вектор скорости света направлен перпендикулярно плоскости чертежа и поэтому он не изображен). При сложении естественного и плоско поляризованного света, колебания одного направления вектора преобладают над колебаниями других направлений,

а) б)   Рис. 2

то такой свет называется частично поляризованным.

Обычные источники света являются совокупностью огромного числа быстро (за 10^-7 ¸ 10^-8 с) высвечивающихся элементарных источников (атомов или молекул), испускающих свет независимо друг от друга, с разными фазами и с разными ориентациями векторов и . Поэтому ориентация этих векторов в результирующей волне хаотически изменяется по времени, то есть такой свет является неполяризованным. Для получении и наблюдения поляризованного света необходимо использовать специальные оптические приборы, поляризующие свет и определяющие степень его поляризации (глаз человека не может отличить поляризованный свет от неполяризованного). Системы, с помощью которых световые волны становятся поляризованными, называются поляризаторами, а системы, используемые для обнаружения и исследования поляризованного света, называются анализаторами. Существует несколько способов получения поляризованного света.