Acasă | Despre noi | feedback-ul
5.1 Polarizarea undelor electromagnetice
Atunci când studiem fenomenele de interferență și difracție, întrebarea dacă valurile sunt longitudinale sau transversale avea o importanță secundară. Dacă este specificată direcția de propagare a undei electromagnetice, precum și unul dintre vectorii săi, de exemplu. apoi direcția celeilalte este determinată în mod unic. Cu toate acestea, există un set infinit de astfel de direcții reciproc perpendiculare într-un plan normal față de direcția de propagare a luminii. Prin urmare, la luarea în considerare a undelor electromagnetice, problema orientării în spațiul vectorilor și sau polarizarea undelor este identificată separat. Un val este numit liniar sau planar polarizat dacă se află tot timpul în același plan, care nu își schimbă orientarea în spațiul în care este amplasat și vectorul. Acest plan va fi numit planul de polarizare.
Considerăm o suprapunere a două valuri polarizate liniar cu aceeași frecvență și același vector. Pentru claritate, presupunem că este paralelă cu axa Oz. și vectorii de lumină sunt perpendiculați între ei, adică. vectorul oscilează în planul xOz. a - în planul yOz. apoi,
Aici d este schimbarea de fază între oscilații. Intensitatea vectorului rezultat se va schimba continuu în timp. Deoarece vectorii încep și se află pe axa Oz. atunci începutul vectorului rezultat se află și pe el. Coordonarea sfârșitului vectorului se schimbă odată cu timpul, și. . Pentru a găsi ecuația curbei de-a lungul căreia se mișcă sfârșitul vectorului. Se scrie cosinusul sumei în (5.1.2), iar ecuația (5.1.1) rămâne neschimbată
Rezultă din (5.1.1) că. și în consecință. apoi,
.
Transferăm primul termen din partea dreaptă a ecuației spre stânga și, să ridicăm ambele laturi ale ecuației la pătrat
.
Mutarea celui de-al doilea termen din partea dreaptă a ecuației spre stânga și ținând seama de faptul că cos 2 d + sin 2 d = 1, obținem
Să luăm în considerare diferite cazuri speciale descrise de această ecuație.
Apoi, (5.1.3) ia forma
Această ecuație este o elipsă centrată la origine. Semi-axele elipsei sunt direcționate de-a lungul axelor coordonate și sunt egale cu și. Să determinăm direcția de rotație a vectorului. Când ecuația (5.1.2) are forma
;
.
Prin urmare, sfârșitul vectorului se rotește în sensul acelor de ceasornic dacă m este egal și în sens contrar acelor de ceasornic dacă m este ciudat. Observația este din partea în care se mișcă valul. Un astfel de val este numit eliptic polarizat. În cazul în care. atunci elipsa degenerează într-un cerc. În acest caz se vorbește despre polarizarea circulară a undelor electromagnetice.
În acest caz, ecuația (5.1.3) are forma:
Aducem această expresie într-o formă mai familiară
(Figura a); (Figura b). (5.1.5)
Ecuațiile (5.1.5) sunt ecuațiile liniilor care trec prin origine și se află în primul și al treilea (figura a) sau al doilea și al patrulea trimestru (figura b), respectiv. Sfârșitul vectorului ia toate valorile posibile situate pe segmentul AB sau A'B ', adică polarizarea unei astfel de valuri este, de asemenea, liniară.
Într-un caz arbitrar, expresia (5.1.3) descrie, de asemenea, o elipsă ale cărei axe majore nu coincid cu axele coordonatelor. Această elipsă este înscrisă într-un dreptunghi cu laturi centrate la origine.
Tot ceea ce sa spus mai sus arată că orice undă polarizată poate fi reprezentată ca o suprapunere a două valuri polarizate liniar.
Lumină naturală și polarizată
Este evident că un tren de undă separat este un val liniar polarizat. Cu toate acestea, deoarece sursele reale de lumină emit o mulțime de trenuri independente, apoi în fiecare moment al timpului. . deși acestea rămân reciproc perpendiculare, dar direcțiile și schimbarea aleatorie în timp. O astfel de lumină se numește naturală sau nepolarizată. Lumina polarizată se obține prin trecerea luminii naturale prin dispozitive speciale numite polarizatoare sau polaroizi. Polarizatoarele pot fi, de asemenea, folosite pentru a studia polarizarea luminii. În acest caz, ele sunt numite analizoare. Acțiunea polarizatorilor se bazează cel mai adesea pe faptul că materialul din care este fabricat dispozitivul este o rază de lumină foarte absorbantă în care vectorul este perpendicular pe o anumită direcție numită axă optică. Dacă vectorul este paralel cu axa optică, atunci aceste raze trec prin polarizator aproape fără absorbție.
Deoarece direcțiile vectorului de lumină în lumina naturală sunt la fel de probabile, polarizatorul va absorbi, în medie, jumătate din energia fluxului luminos. În consecință, intensitatea unui fascicul de lumină polarizată plane este jumătate față de lumina naturală din care a fost obținută.
Dacă lumina trece prin două polarizatoare, așezate unul pe celălalt astfel încât axele lor să formeze un unghi a între ele, atunci intensitatea fasciculului rezultat va fi redusă în continuare. Fie ca primul polaroid să treacă lumina a cărei vector este paralelă cu axa sa OA. Indicăm prin I0 intensitatea acestei lumini. Ne extindem și. Componenta va fi întârziată de al doilea polaroid. Prin ambele polaroizi va trece lumina, pentru care. a căror lungime este. Intensitatea luminii transmise prin ambele polaroizi este determinată de relație
Cantitatea care caracterizează polarizarea luminii se numește gradul de polarizare. Se determină prin formula
unde u este intensitatea maximă și minimă a luminii corespunzătoare a două direcții reciproce perpendiculare ale vectorului. Pentru lumina naturala. adică gradul de polarizare a unei astfel de valuri este zero. Pentru lumina polarizată plană, valoarea minimă a intensității. în consecință, gradul de polarizare este unitatea. Polarizarea luminii polarizate eliptic depinde de raportul dintre lungimile semiaxelor elipsei.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: