Главная Обратная связь

Дисциплины:






Теоретическая часть. Федеральное агентство по образованию



Федеральное агентство по образованию

Московский государственный открытый университет

Рязанский институт (филиал)

 

Г.И.Мельник А.Д.Филатов

 

 

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

 

ПРОВЕРКА ЗАКОНА БРЮСТЕРА

 

Лабораторная работа № 3.

( Руководство к выполнению )

 

Рязань 2006

 

УДК 530

Мельник Г.И., Филатов А.Д.

Поляризация света. Проверка закона Брюстера: Лабораторная работа № 3. ( Руководство к выполнению ). – Рязань: Рязанский институт (филиал) МГОУ, 2006. – 18 с.

 

Печатается по решению Ученого совета Рязанского института (филиала) Московского государственного открытого университета от 10.11.2006 г., протокол № 3 .

 

 

ã Московский государственный открытый

университет,

Рязанский институт (филиал),

 

 

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

ПРОВЕРКА ЗАКОНА БРЮСТЕРА

 

Руководство к выполнению лабораторной работы 3.

 

 

Цель работы: Изучение свойств поляризованного света полупроводникового лазера. Определение угла Брюстера при падении лазерного света на стеклянную пластинку. Измерение коэффициента преломления стекла.

Приборы и оборудование:

1. Полупроводниковый лазер, излучающий в видимом диапазоне длин волн

λ = 670 нм, мощность излучения 1мВт.

2. Направляющая скамья.

3. Стеклянная пластина во вращающейся оправе с измерителем угла.

4. Набор рейтеров.

5. Поляроид.

6. Экран для наблюдения с магнитами для крепления бумаги.

Теоретическая часть

Система уравнений Максвелла полностью описывает свойства, возникновение и распространение электромагнитных волн. В частности, из этих уравнений вытекает, что электромагнитные волны поперечные, с чем связана их важнейшая характеристика – поляризованность.

Поляризованность света характеризует изменение вектора напряженности Е электрического поля световой волны в плоскости, перпендикулярной направлению распространения. Если вектор Е изменяется совершенно хаотично (рис.1,а), свет называют неполяризованным. Неполяризованный свет, который часто называют естественным , испускают большинство тепловых источников (лампы накаливания, Солнце и др.).

Возможно такое поведение вектора Е , когда за период колебаний конец этого вектора описывает замкнутую линию – эллипс, круг или прямую

 

Рис. 1

(рис.1, б, в, г). Такой свет называют полностью поляризованным, а в зависимости от того, какую линию описывает конец вектора Е , различают эллиптически, циркулярно и линейно поляризованный свет.

Возможны и часто встречаются промежуточные случаи, когда конец вектора Е описывает сложную незамкнутую линию, которая, однако, в большей или меньшей степени сосредоточена около прямой линии (рис.1,д), эллипса или круга (рис.1,е). В этих случаях говорят, что свет частично поляризован.



Математическое описание поляризованного света основано на представлении вектора Е в виде суммы двух ортогональных векторов Ех и Еу , направленных вдоль осей х и у некоторой системы координат, ось z которой совпадает с направлением распространения света. Пусть коэффициенты разложения векторов Ех и Еу изменяются во времени по гармоническому закону с частотой ω:

, (1)

где Ех0 и Еу0 - амплитуды; φх и φу - начальные фазы колебаний.

Если амплитуды Ех0 , Еу0 и (или) начальные фазы φх , φу изменяются совершенно случайно, результирующее колебание вектора Е является неполяризованным. Если же амплитуды и начальные фазы не зависят от времени, колебание вектора Е полностью поляризовано, а форма поляризации определяется отношением амплитуд Еу0 / Ех0 и разностью фаз δ = φу - φх . Важными частными случаями являются следующие.

Если δ = φу - φх= (m = 0, 1, 2,…), вектор Е колеблется вдоль прямой линии, то есть свет в этом случае является полностью линейно поляризованным. Угол α, который составляет вектор Е с осью х (рис.1.г), называют азимутом поляризации.

Если δ = φу - φх= (m = 0, 1, 2,…), конец вектора Е описывает в плоскости ху эллипс, который при равенстве амплитуд Ех0 = Еу0 обращается в круг. Таким образом, в этих случаях свет является эллиптически или циркулярно поляризованным.

До сих пор направления векторов Ех и Еу , на которые разлагался вектор Е , были произвольными. В реальных задачах оси координат х и у определяются геометрическими и оптическими параметрами элементов оптической схемы, например плоскостью падения света на границу раздела изотропных диэлектриков или анизотропией скорости распространения света в кристалле.

Источниками линейно поляризованного света являются оптические квантовые генераторы – лазеры.

Получение поляризованного света из естественного возможно при разнообразных физических эффектах – прохождении света через анизотропные среды, отражении от диэлектриков и др. Устройства для получения поляризованного света называют поляризаторами. Поляризаторы пропускают колебания, параллельные плоскости, называемой плоскостью поляризатора, и задерживают колебания, перпендикулярные этой плоскости.

 





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...