O consecință a teoriei lui Maxwell este natura transversală a undelor luminoase: intensitatea câmpului electric E. Vectorul de inducție al câmpului magnetic B și viteza de propagare a undelor v formează un triple de vectori dreptaci. Efectul luminii asupra materiei este determinat în principal de vibrațiile vectorului de tensiune. În concordanță cu aceasta, vectorul de tensiune este numit și vectorul de lumină.
Să luăm în considerare două oscilații electrice perpendiculare (de-a lungul axelor x și y), care diferă în funcție de f
Tensiunea rezultată E este suma lor vectorială. Unghiul j între vectorul E și axa x este dat de
Lumină naturală. Polarizată este lumina în care direcțiile oscilațiilor vectorului de lumină sunt ordonate într-un fel. În lumina naturală, vibrațiile diferitelor direcții se înlocuiesc rapid și aleator. Dacă diferența de fază d suferă schimbări aleatorii haotice, atunci unghiul j, adică direcția vectorului de lumină E va avea schimbări bruște. Pe această bază, lumina naturală poate fi reprezentată ca suprapunerea a două unde luminoase incoerente polarizate în plane reciproc perpendiculare și având o intensitate egală.
Lumina polarizată Plano. Să presupunem că diferența de fază d este constantă și zero sau p (valuri coerente). Apoi, în conformitate cu (17-20)
.
În consecință, oscilația rezultată are loc într-o direcție fixă. - valul se dovedește a fi polarizat în mod uniform.
Polarizarea circulară și eliptică a luminii. Să presupunem că acum. Folosind ecuația (17-19), se poate obține
În consecință, vectorul de lumină la un anumit punct descrie elipsa, ale cărei axe sunt orientate de-a lungul x și y, în timpul trecerii valului. Un astfel de val este numit eliptic polarizat. Pentru o constantă arbitrară d, în general, se obține polarizarea eliptică, iar axele elipsei nu coincid cu axele coordonatelor.
Dacă diferența de fază este zero sau p, elipsa degenerează într-o linie dreaptă și se produce o lumină polarizată plană. Atunci când amplitudinile undelor sunt egale, elipsa degenerează într-un cerc - se produce o lumină circular polarizată (circular polarizată).
În funcție de direcția de rotație a vectorului E, se disting polarizarea eliptică și circulară dreaptă și stângă. Vom observa rotirea vectorului E din partea în care se mișcă valul. Dacă rotația se produce în sensul acelor de ceasornic, polarizarea se numește dreapta. altfel - stânga.
Planul în care vectorul de lumină se află într-un val plane polarizat se numește planul de oscilații. Din motive istorice, planul de polarizare este un plan perpendicular pe planul de oscilație, adică planul în care se află vectorul B.
Lumina plane-polarizată poate fi obținută de la naturale prin intermediul unor dispozitive numite polarizatoare. Polarizatoarele trec în mod liber vibrațiile paralele cu un anumit plan (planul polarizatorului) și țin complet sau parțial vibrațiile perpendiculare pe acest plan. La ieșirea polarizatorului se produce o lumină în care oscilațiile unei singure direcții predomină asupra oscilațiilor celuilalt. O astfel de lumină se numește parțial polarizată. Lumina parțial polarizată, ca cea naturală, poate fi reprezentată prin impunerea a două valuri incoerente plane-polarizate cu planuri de oscilații reciproc perpendiculare. În cazul luminii naturale, intensitatea acestor valuri este aceeași, iar în cazul unei parțial polarizate, este diferită.
Dacă trecem lumina parțial polarizată printr-un polarizator ideal, atunci când se rotește în jurul direcției fasciculului, intensitatea luminii transmise va varia de la. expresie
se numește gradul de polarizare. Pentru lumina polarizată plană și; pentru lumina naturală și. Pentru lumina polarizată eliptic și circular, ale cărei oscilații sunt complet ordonate, noțiunea de grad de polarizare nu este aplicabilă, deoarece cererea formală (17-21) dă.
Lumina naturală poate fi transformat în plan folosind așa-numitele polarizatoare oscilații transmisive doar o anumită direcție (de exemplu, oscilații transmisive paralel cu planul principal al polarizator și un vibrații complet perpendicular pe acest efect retard plan). Ca polarizatoare de mediu, pot fi utilizate medii care sunt anizotrope cu privire la oscilațiile vectorului E, de exemplu, cristale. Din cristale naturale, folosit de mult ca polarizator, trebuie remarcat turmalina.
Luați în considerare experimentele clasice cu turmalina (figura 17.19).
Direcționăm lumina naturală perpendiculară pe placa turmalină T1 tăiată paralel cu așa-numita axă optică OO '. Rotirea cristalului T1 în jurul direcției razei, nu se observă nici o schimbare a intensității luminii care trece prin turmalină. În cazul în care calea razei de a plasa a doua turmalina placa T2 și rotiți-l în jurul direcției fasciculului, intensitatea luminii transmise prin placa variază în funcție de unghiul a dintre axele optice ale cristalelor conform legii lui Malus *:
unde I0 si I sunt, respectiv, intensitatile luminii care se incadreaza pe al doilea cristal si care ies din acesta. În consecință, intensitatea luminii care trece prin plăci de modificările de la minimum (dispariție completă a luminii), atunci când a = p / 2 (axa optică perpendiculară pe plăcile) la un maxim la = 0 (paralelă cu axa optică a plăcilor). Cu toate acestea, după cum urmează din Fig. 17.20, amplitudinea E a oscilațiilor luminoase transmise prin placa T2 va fi mai mică decât amplitudinea oscilațiilor luminoase E0. care se încadrează pe plastida T1.
Dacă treci lumina naturală prin două polarizatoare, ale căror planuri principale formează un unghi. atunci lumina polarizată plană va ieși din prima, a cărei intensitate I0 = 1/2 din cea a doua va ieși cu o intensitate a luminii I = I0 cos 2 a. În consecință, intensitatea luminii transmise prin intermediul a două polarizatoare,
de unde Imax = 1/2 Ist (polarizatoarele sunt paralele) și Imin = 0 (polarizatoarele sunt încrucișate).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: