![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Поляризация света |
ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Реферат Поляризация света. Автор: Осипян Д.С. АШТАРАК 1999 Введение Уравнения Максвелла. При наличии электрических зарядов в пространстве устанавливается возбужденное состояние, которое называют электромагнитным полем. Его представляют векторами E и B, именуемыми соответственно электрическим вектором и магнитной индукцией. Для описания влияния поля на материальные объекты необходимо ввести вторую группу векторов, а именно плотность электрического тока J, электрическое смещение D и магнитный вектор H. Пространственные и временные производные пяти указанных векторов связаны уравнением Максвелла. ro H = B (2) div B= 0 (3) div D = 4 (4)Уравнения Максвелла (1)-(4) связывают пять основных величин E, H, B, D и J. При заданном распределении зарядов и токов уравнения допускают единственное решение, когда к ним добавляются соотношения , описивающие поведения веществ под влиянием поля, т.н. материальные уравнения. В общем случае они довольно сложны, но для тел, покоящихся друг относительно друга (или находятся в состоянии очень медленного движения) и состоящих из изотропных веществ, эти уравнения принимают относительно простую форму. J =H (7) Величина - диэлектрической проницаемостью, а - магнитной проницаемостью. Волноное уравнение. Рассмотрим случай области поля, не содержащей ни зарядов, ни тонов т.е. . Дифференциальные уравнения, которым должны удовлетворять каждый из векторов в отдельности, можно получить путем исключения остальных векторов. Для однородной среды получим H = 0 (9). Это обычные уравнения волнового движения. Они означают, что существует электромагнитная волна, распространяющаяся со скоростью v = (10). Поперечность световой волны. Из электромагнитной теории света вытекает непосредственно, что световая волна поперечна. Вся совокупность законов электромагнетизма и электромагнитной индукции краткое математическое выражение которой заключается в уравнениях теории Максвелла, приводят к выводу, что изменение во времени электрической напряженности E сопровождается появлением переменного магнитного поля H, направленного перпендикулярно к вектору E, и обратно. Такое переменное электромагнитное поле распространяется со скоростью света вдоль линии, перпендикулярной векторам E и H, образуя электромагнитные, в частности световые, нолны. Т.о. , три вектора E, H и скорость распространения волнового фронта v взаимно перпендикулярны и составляют правовинтовую систему; т.е. электромагнитная волна поперечна. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Естественный свет есть совокупность световых волн со всеми возможными направлениями колебаний, быстро и беспорядочно сменяющими друг друга. Линейно- или плоскополяризованный свет представляет собой световые волны с одним-единственным направлением колебаний ( единственный крест E и H ), т.е. волны с вполне упорядоченным направлением колебаний. Существуют и более сложные виды упорядоченных колебаний, которым соответствуют иные типы поляризаций, например круговая или эллиптическая поляризации, при которых конец электрического ( и магнитного) вектора описывает круг или эллипс с тем или иным эксцентриситетом.
Частично поляризованный свет характеризуется тем, что одно из направлений колебаний оказывается преимущественным, но не исключительным. Распространение света через турмалин. Вырежем из кристалла турмалина пластинку, плоскость которой параллельна одному из определенных направлений кристаллической решетки, называемой осью , и направим сквозь пластинку свет перпендикулярно к поверхности пластинки. Опыт показывает , что турмалин превращает естественный свет в линейно-поляризованный, задерживая половину его, соответствующую той слагающей электрического вектора, которая перпендикулярна к оси кристалла, так что за кристаллом окажутся волны, направление электрического вектора которых параллельно оси кристалла. Кристалл , т.о. , выделяет из света со всевозможными ориентациями Е ту часть, которая соответствует одному определенному направлению E. Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков. Явление поляризации света , т.е. выделения световых волн с определенной ориентацией электрического ( и магнитного ) вектора имеет место и при отражении или преломлении света на границе двух изотропных диелектриков. Пусть параллельный пучок естественного света падает на стеклянное зеркало. Отраженный свет исследуется при помощи турмалина. Поляризация света, отраженного от диэлектрика, оказывается частичной. При изменении угла наклона зеркала к лучу изменяется доля поляризованного света . При определенном значении угла (угол Брюстера) отраженный свет оказывается полностью поляризованным. Величина этого угла полной поляризации зависит от относительного показателя преломления и определяется, как установил Брюстер, соотношением g= (11). Исследование показывает, что электрический вектор в отраженном свете в случае полной поляризации колеблется перпендикулярно к плоскости падения. Преломленный свет также частично поляризован и притом так, что колебания происходят преимущественно в плоскости падения. При падении под углом Брюстера поляризация преломленных лучей максимальная, но далеко не полная (для обычного стекла она составляет около 15%). Двойное лучепреломление и поляризация при прохождении через кристалл исландского шпата. Если на кристалл исландского шпата () падает узкий пучок света, то, преломляясь, он дает два пучка несколько различного направления. Если падающий пучок достаточно узок, а кристалл достаточно толст, то из него выходят два пучка, параллельных первоначальному и вполне разделенных пространственно. Один из лучей называют обыкновенным (о), а другой – необыкновенным (е). В кристалле исландского шпата существует одно направление , вдоль которого оба преломленных луча распространяются не раздваиваясь и с одной скоростью. Направление это принято называть оптической осью кристалла. Плоскость , проходящая через оптическую ось и волновую нормаль распространяющихся волн, носит название главной плоскости. Пусть световой пучок нормально падает на естественную грань кристалла. Из кристалла выйдут два луча , лежащие в главной плоскости и параллельных падающему. Оба луча вполне поляризованны во взаимоперпендикулярных направлениях.
Колебания вектора обыкновенной волны проходят перпендикулярно к главной плоскости, а необыкновенной – в главной плоскости. Эллиптическая и круговая поляризация света. Рассмотрим результат сложения двух когерентных световых волн, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных направлениях, имеющих разную амплитуду и обладающих некоторой разностью фаз. Мы легко можем осуществить подобный случай на опыте. Свет определенной длины волны , прошедшей через поляризатор, пропустим через кристаллическую пластинку толщины d , вырезанную из одноосного кристалла параллельно его оптической оси (рис 1) , причем допустим, что направление пучка перпендикулярно к боковой поверхности пластинки. Рис. 1. Сквозь пластинку будут распространяться в одном направлении, но с разной скоростью две волны, поляризованные в двух взаимоперпендикулярных направлениях, которые принято называть главными направлениями кристаллической пластинки. У одной из волн электрические колебания направленны вдоль оптической оси кристалла, например по CC ( необыкновенный луч, показатель преломления ) , у другой – перпендикулярно к оси , т.е. по BB ( обыкновенный луч, показатель преломления ). Если направление колебаний электрического вектора в падающем поляризованном свете составляет угол a с одним из главных направлений пластинки, то амплитуды колебаний в необыкновенной и в обыкновенной волнах будут соответственно равны - амплитуда падающей волны. Пройдя через через толщу пластинки , эти две волны приобретут разность хода , равную . Следовательно, обыкновенная волна отстает по фазе от необыкновенной на на величину (12) Сложение двух взаимно перпендикулярных колебаний с разными амплитудами и разностью фаз приведет к формированию эллиптического колебания, т.е. колебания, при котором конец результирующего вектора описывает эллипс в плоскости волнового фронта с той же угловой частотой , с которой совершаются исходные колебания. Действительно, колебания в волнах, прошедших пластинку, описиваются соотношениями Исключая из этих уравнений , (14) т.е. уравнение эллипса . Форма эллипса и ориентация его относительно осей . Т.о. получилаем световую волну, концы векторов E и H которой описывают эллипсы. Такой свет называется эллиптически- поляризованным. Рассмотрим несколько частных случаев. а) Толщина пластинки такова , что разность хода двух волн составляет четверть длины световой волны (пластинка в ј волны): и уравнение эллипса примет вид т.е. мы получим эллипс , ориентированный относительно главных осей пластинки. При , так что эллипс обращается в круг, описиваемый уравнением . (16)В данном случае имеем свет, поляризованный по кругу (круговая, или циркулярная поляризация). В зависимости от ориентации пластинки в четверть волны приобретаемая разность фаз равна , т.е. компонента вдоль оси Ox опережает или отстает на по фазе от компоненты по оси Oy . В соответствии с этим результирующий вектор вращается против часовой стрелки (влево) или по часовой стрелке (вправо). Поэтому принято различать левую и правую эллиптическую или круговую поляризации. б) Пластинка такова, что разность хода двух лучей составляет половину длины световой волн (пластинка в Ѕ волныи): .
Но они различны по предмету: наука имеет дело с внешней, доступной наблюдению природой, тогда как натурфилософию занимают внутренние, "невидимые" или видимые только самим же себе стороны мира. Надо отметить, что это - странное с точки зрения современного приверженца строгой научной методологии - положение в свое время сыграло значительную и положительную роль при оценке атомистического учения. Первая половина XIX века в науке прошла под знаком блестящих достижений атомной теории в химии и физике. В то же время философия этой эпохи весьма настороженно относилась к самому понятию атома, склоняясь более к "динамической" концепции материи. Но методологические установки Фехнера позволили ему преодолеть эту настороженность. Он находит ряд физических преимуществ атомной гипотезы, позволяющей с единой точки зрения объяснять оптические явления (поляризация света, различная преломляемость различных цветовых лучей), тепловое излучение и теплопроводность, явления, связанные со структурой тела (плотность, твердость, тепловое расширение, изометрия, агрегатные состояния и пр.)
2. Об ориентационной поляризации спиновых систем
3. Двухзеркальная параболическая антенна круговой поляризации по схеме Кассегрена
5. Поляризация материи и пространства-времени
9. М. М. Сперанский – светило российской бюрократии
10. Кадровый потенциал в свете социально-экономического развития города и района
11. Несколько рефератов по культурологии
12. Высший свет в изображении Л.Н. Толстого (по роману "Война и мир")
13. Драма "Гроза" в статье Добролюбова "Луч света в темном царстве"
14. Реферат по научной монографии А.Н. Троицкого «Александр I и Наполеон» Москва, «Высшая школа»1994 г.
15. Семь чудес света
16. Семь чудес света
17. Проблема существования человечества в свете теории Вернадского о ноосфере
18. Реферат по технологии приготовления пищи "Венгерская кухня"
19. Свет и тени Хрущевских реформ
20. Психология труда (Обзорный реферат по психологии труда)
21. Несколько рефератов по Исламу
25. Философские взгляды Больцмана в свете полемики по проблемам физики кон. ХIХ - нач. ХХ веков
26. "Камю", "Сартр", "Шопенгауэр", "Ясперс", "Фромм" (Рефераты, доклады по философии)
27. Реферат по статье П. Вайнгартнера «Сходство и различие между научной и религиозной верой»
28. Химическое действие света. Фотография
29. Генезис капитализма в Мексике. Реферат по истории экономики
30. Архивный свет на киевский еврейский погром 1905 г.
31. Английские колонии в Новом Свете. Порядок управления колониями
32. Современные народы в свете теории Л.Н. Гумилева
33. Путешествие в некоторые отдаленные страны света. Свифт Джонатан
34. Обозначение сторон света в современном бретонском языке
36. Свет в обезбоженном мире. Эстетическая концепция творчества Дамира Ишемгулова
37. Нацыяцальная мадэль свету беларуса i адлюстраванне яе у розных пластах беларускай культуры
41. “Борис Годунов” в свете классической теории драмы
42. Реферат по теме “Человек на войне”
43. Свет России в лирике С. А. Есенина
44. Обзорный реферат по творчеству Ф.И. Тютчева
45. Куприн А. И. - «Чистый свет высокой нравственной идеи» в русской литературе
46. Я хочу рассказать о книге (По роману А. Б. Чаковского «Свет далекой звезды» )
48. Зодиакальный свет и противостояние
50. Реферат - Социальная медицина (ЗДРАВООХРАНЕНИЕ КАК СОЦИАЛЬНАЯ СИСТЕМА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА)
51. Реферат - Физиология (строение и функции гемоглобина)
52. США и Канада в АТР: набор рефератов
58. Свет
59. Картина мира в свете теории единого поля
60. Преобразования Лоренца, постоянство скорости света и требование однородности времени
61. Воля как основная национальная ценность (в свете научной парадигмы самоорганизации)
62. Механизм защиты прав человека в свете законодательства Канады, Колумбии и России
63. Как написать хороший реферат?
64. Реферат монографии А.А. Смирнова Проблемы психологии памяти
65. Исследование времени простой реакции на свет и звук
66. Подростковый возраст в свете разных концепций
67. Семь чудес света
68. Сборник рефератов о конфликтах
69. Реферат по экскурсоведению
75. Реферат по статье Гадамера Неспособность к разговору
76. Что такое свет и как он распространяется
77. Свойства некоторых веществ в свете ТЭД
78. Современные технологии очистки воздуха в свете постановления правительства РФ 12.06.2003 г. №344
79. Реферат Евро
80. Реферат о прочитаной на немецком языке литературы
81. Реферат для выпускных экзаменов
82. Реферат по ОБЖ, Тема: СПИД
83. Периодический закон Д.И. Менделеева в свете синергетической теории информации
84. Свет и его роль в жизни растений и животных
85. Влияние света на образование триоз в листьях ячменя
89. «Весьма яркий белого цвета свет»
90. Уильям Конгрив. Так поступают в свете
91. Чудеса света
92. “Борис Годунов” в свете классической теории драмы
93. Электромагнитная теория света
95. Оборотная сторона фундаментальной физической константы - скорости света
96. Анализ учения Адвентистов седьмого дня в свете исторического христианства
97. Этиология и психопатология в свете теории привязанности
98. Православная культура - предмет, открывающая свет
99. О Нострадамусе, "конце света" и вероятном будущем человечества