Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

Видео:Естественный видимый свет. Три поляризатора. Закон МалюсаСкачать

Естественный видимый свет. Три поляризатора. Закон Малюса

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

§1 Естественный и поляризованный свет

Испускание кванта света происходит в результате перехода электрона из возбужденного состояния в основное. Электромагнитная волна, испускаемая в результате этого перехода, является поперечной, то есть вектора Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свети Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светвзаимно перпендикулярны и перпендикулярны направлению распространения. Колебания вектора Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светпроисходят в одной плоскости. Свет, в котором вектор Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светколеблется только в одном направлении, называется плоско поляризованным светом (или электромагнитной волной). Поляризованным называется свет, в котором направления колебания вектора Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светупорядочены каким-либо образом.

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы излучают световые волна независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, харак­теризуется всевозможными равновероятными колебаниями светового вектора Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора называется естественным. Свет, в котором имеется преимущественное направление колебаний вектора Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свети незначительная амплитуда колебаний вектора Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светв других направлениях, называется частично поляризованным. В плоско поляризованном свете плоскость, в которой колеблется вектор Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет, называется плоскостью поляризации, плоскость, в которой колеблется вектор Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет, называется плоскостью колебаний.

Вектор Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светназывают световым вектором потому, что при действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны в атомах вещества.

Различает также эллиптически поляризованный свет: при распростра­нении электрически поляризованного света вектор Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светописывает эллипс, и циркулярно поляризованный свет (частный случай эллиптически поляризованного света) — вектор описывает окружность (сравните со сложением взаимно перпендикулярных колебаний: возможны: прямая линия, эллипс и окружность).

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

Степенью поляризации называется величина

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

где Imax и Imin – максимальная и минимальная компоненты интенсивности света, соответствующие двум взаимно перпендикулярным компонентам вектора Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет(то есть Ех и Еу – составляющие). Для плоско поляризованного света Еу = Е, Ех = 0, следовательно, Р = 1. Для естественного света Еу = Ех = Е и Р = 0. Для частично поляризованного света Еу = Е, Ех = (0. 1)Еу, следовательно, 0

Если вектор в эллиптически поляризованном свете вращается при распространении света по часовой стрелке, то поляризация называется правой, против — левой. В эллиптически поляризованном свете колебания полностью упорядочены. К эллиптически поляризованному свету понятие степени поляризации не применимо, так что Р=1 всегда.

§2 Анализ поляризованного света при отражении и преломлении.

Закон Брюстера. Закон Малюса

Наиболее просто поляризационный свет можно получить из естественного света при отражении световой волны от границы раздела двух диэлектриков.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлек­триков (например, воздух-стекло), то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде.

При угле падения, равном углу Брюстера іБр: 1. отраженный от границы раздела двух диэлектриков луч будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения; 2. степень поляризации преломленного луча достигает максимального значения меньшего единицы; 3. преломленный луч будет поляризован частично в плоскости падения; 4. угол между отраженным и преломленным лучами будет равен 90°; 4. тангенс угла Брюстера равен относительному показателю преломления

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет n 12 — показатель преломления второй среды относительно первой. Угол падения (отражения) — угол между падающим (отраженным) лучом и нормалью к поверхности. Плоскость падения — плоскость, проходящая через падающий луч и нормаль к поверхности.

Степень поляризации преломленного света может быть значительно повышена многократным преломлением при условии падения света на границу раздела под углом Брюстера. Если для стекла ( n = 1,53) степень поляризации преломленного луча составляет ≈15 %, то после преломления на 8-10 наложенных друг на друга стеклянных пластинках, вышедший свет будет практически полностью поляризован — стопа Столетова.

Поляризованный свет можно получить из естественного с помощью поляризаторов — анизотропных кристаллов, пропускающих свет только в одном направлении (исландский шпат, кварц, турмалин).

Поляризатор, анализирующий в какой плоскости поляризован свет, называется анализатором.

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светЕсли на анализатор падает плоско поляризованный свет амплитудой Е0 и интенсивности I 0 ( Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет), плоскость поляризации которого составляет угол φ с плоскостью анализатора, то падающее электромагнитное колебание можно разложить на два колебания; с амплитудами Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свети Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет, параллельное и перпендикулярное плоскости анализатора.

Сквозь анализатор пройдет составляющая параллельная плоскости анализатора, то есть составляющая Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет, а перпендикулярная составлявшая будет задержана анализатором. Тогда интенсивность прошедшего через анализатор света будет равна ( Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет):

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светзакон Малюса

Закон Малюса : Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, прямо пропорциональна произведению интенсивности падающего плоско поляризованного света I 0 и квадрату косинуса угла между плоскостью падающего света и плоскостью поляризатора.

Если на поляризатор падает естественный свет, то интенсивность вышедшего из поляризатора света I 0 равна половине I ест , и тогда из анализатора выйдет

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

§ 3 Двойное лучепреломление

Все кристаллы, кроме кристаллов кубической система — изотропных кристаллов, являются анизотропными, то есть свойства кристаллов зависят от направления. Явление двойного лучепреломления впервые было обнаружено Барталином в 1667 г. на кристалле исландского шпата (разновидность СаСО3). Явление двойного лучепреломления заклю­чается в следующем: луч света, падающий на анизотропный кристалл, разделяется в нем на два луча: обыкновенный и необыкновенный, распространяющиеся с разными скоростями Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светв различных направлениях.

Анизотропные кристаллы подразделяются на одноосные и двуосные.

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светУ одноосных кристаллов имеются одно направление, называемое оптической осью, при распространении вдоль которого не происходит разделения на обыкновенный и необыкновенный лучи. Любая прямая параллельная направлению оптической оси будет также являться оптической осью. Любая плоскость, проходящая через оптическую ось и падающий луч, называется главным сечением или главной плоскостью кристаллам.

Отличия между обыкновенными и необыкновенными лучами:

  1. обыкновенный луч подчиняется законам преломления Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светнеобыкновенный — нет;
  2. обыкновенный луч поляризован перпендикулярно главной плоскости, плоскость поляризации необыкновенного луча перпендикулярна плоскости поляризованного обыкновенного луча;
  3. кроме оптической оси обыкновенные и необыкновенные лучи распространяются в разных направлениях. Показатель преломления n0 обыкновенного луча постоянен во всех направлениях, следовательно, фазовая скорость обыкновенного луча постоянна во всех направлениях. Показатель преломления nе необыкновенного луча ( Uф.е. ) зависит от направления.

Различие скоростей U о и U е для всех направлений, кроме направ­ления оптической оси, обуславливает явление двойного лучепреломления в одноосных кристаллах. У двуосных кристаллов имеется два направления, вдоль которых не происходит двойного лучепреломления.

Понятие обыкновенного и необыкновенного лучей имеет место пока эти лучи распространяются в кристалле, при выходе из кристалла эти понятия теряют смысл, то есть лучи отличаются только плоскостями поляризаций.

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет
Природа двулучепреломления связана с тем, что обыкновенные и необыкновенные лучи имеют разные скорости, а так как Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет, то для обыкновенного и необыкновенного лучей будут разные показатели преломления n 0 и n е , а так как Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светто можно сказать, что перво­причиной двойного лучепреломления является анизотропия диэлектрич­еской проницаемости кристалла. Кристаллы, у которых V е V 0 ( n е > n 0 ) называются положительными, а у которых V е > V 0 ( n е n 0 )называются отрицательными.

Видео:Урок 423. Поляризация света. Закон МалюсаСкачать

Урок 423. Поляризация света. Закон Малюса

Прохождение света через поляризатор. Закон Малюса

Если на поляризатор падает естественный свет, то после прохождения поляризатора он становится линейно поляризованным. При этом интенсивность волны уменьшится минимум в два раза:

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

Рис. 19.8. К выводу закона Малюса

Из-за отражения света на передней и задней поверхностях поляризатора доля прошедшего света всегда меньше 50 %.

Рассмотрим теперь падение на поляризатор линейно поляризованной волны, причем плоскость колебания светового вектора Е0 этой волны составляет с плоскостью пропускания ААХ поляризатора угол ф (рис. 19.8). Поляризатор пропускает только линейно поляризованную волну, плоскость колебаний светового вектора которой параллельна плоскости пропускания поляризатора. Амплитуда этой составляющей будет равна проекции Е 0 на плоскость пропускания ААХ (см. рис. 19.8):

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

Так как интенсивность волны пропорциональна квадрату ее амплитуды, то после возведения в квадрат последнего соотношения получаем закон Малюса:

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

Если на поляризатор падает линейно поляризованный свет, то интенсивность прошедшего через него света пропорциональна квадрату косинуса угла между плоскостью пропускания поляризатора (AAX) и плоскостью колебания вектора Е падающей волны.

Если эти плоскости параллельны, то свет проходит через поляризатор полностью (ф = 0, cost) = 1 и 1 = 10), а если они перпендикулярны, то свет через поляризатор не проходит (ср = 90°, cos90° = 0, 1-0). При других значениях угла ф интенсивность прошедшего света принимает промежуточные значения, которые определяются формулой (19.9).

Видео:Поляризация света и закон МалюсаСкачать

Поляризация света и закон Малюса

Прохождение света через поляризатор. Закон Малюса

Процесс превращения естественного света поляризованный

(поляризация)осуществляется посредством специальных устройств поляризаторов.

Поляризатор устройство для получения полностью или (реже) частично поляризованного света.

Будем рассматривать случай полной линейной поляризации,при которой из поляризатора выходит плоскополяризованный свет. Поляризатор будет пропускать только ту часть света проекция светового вектора Е, которого совпадает с главной осью поляризатора.

Обнаружить наличие поляризации света и определить ее степень можно с помощью анализатора. Анализатор – это поляризатор, используемый для определения степени поляризации.

Если на пути поляризованного света поставить анализатор и поворачивать его вокруг луча, то интенсивность выходящего света будет меняться от некоторого максимального значения Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светдо нуля. Измеряя интенсивность прошедшего света через анализатор Э.Л. Малюс установил, что она подчиняется следующему закону: Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет, — закон Малюса.

где Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет— интенсивность света, падающего на анализатор; I — интенсивность прошедшего света; ϕ — угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора.

Если на поляризатор падает неполяризованный свет (естественный), то закон Малюса применим к каждому отдельному цугу. В естественном свете все направления световых векторов равновероятны. Поэтому среднее значение Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный светравно ½ и, интенсивность прошедшего через поляризатор

естественного света уменьшается в два раза: Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

Способы получения поляризованного света.

Действие поляризаторов дающих плоскополяризованный свет основывается на одном из трех физических явлений: двойном лучепреломление, линейном дихроизме, и поляризации света при отражении и преломлении.

При падении светового луча на границу раздела двух изотропных диэлектриков (воздух-стекло) он частично отражается, частично преломляется (проникает во вторую среду). При этом оба луча оказываются частично поляризованными. Степень поляризации света зависит угла падения. В отраженном луче преобладают с направлением вектора Е, перпендикулярные плоскости падения, а преломленном – с параллельным ей. При некотором угле падения отраженный луч будет поляризован полностью, а степень поляризации преломленного луча будет максимальным. Этот угол называется углом Брюстера ( Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет) и определяется условием: Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет,

где Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет2/ Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет1 — показатель преломления второй среды относительно первой. Степень поляризации преломленного луча значительно может быть повышена путем многократного преломления. Так после прохождения стопы из 16 наложенных друг на друга стеклянных пластинок (стопа Столетова) вышедший свет будет полностью поляризованным.

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет

При преломлении светового луча на границу раздела с некоторыми анизотропными (исландский шпат) средами наблюдается явления двойного лучепреломления.

Преломленный луч раздваивается. При этом оба луча оказываются поляризованы полностью.

Двойное лучепреломление — раздвоение светового луча при прохождении через некоторые анизотропные среды, обусловленное зависимостью показателя преломления света от его поляризации и направления распространения.

Один луч подчиняется законам преломления и называется обыкновенным, для другого не выполняются, его называют необыкновенным.

Дихроизм — более сильное поглощение одного из лучей при двойном лучепреломлении.

Поляроиды

Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами

Вращение плоскости поляризации — поворот плоскости поляризации света вокруг направления его распространения при прохождение поляризованного света через некоторые анизотропные среды.

Оптически активная среда — среда, в которой наблюдается вращение плоскости поляризации.

Угол поворота плоскости поляризации в оптически активной среде:

Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет,

гдеL — длина пути света в среде, Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет— постоянная вращения (вращательная способность), град/мм.

Угол поворотаплоскости поляризации в растворе: α=[ Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет]CL, где

[ Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет] — удельное вращение, (град Воспроизведите вывод уравнения малюса когда на 1 й поляризатор падает естественный свет/г); С — концентрация раствора.

Правовращающее вещество — оптически активное вещество, которое поворачивает плоскость поляризации по часовой стрелке (если смотреть навстречу лучу)

Левовращающее вещество — оптически активное вещество, которое поворачивает плоскость поляризации против часовой стрелки.

Хиральная молекула— молекула с асимметричным строением, не имеющая ни центра, ни плоскостей симметрии. Вещество с такими молекулами является оптически активным в любом состоянии.

Антиподы — две зеркально симметричные формы существования хоральных молекул с правым или левым вращением плоскости поляризации.

Применение поляризованного света для решения медико-биологических задач.

Поляриметрия– это оптические методы исследования сред с естественной или наведенной магнитным полем оптической активностью, основанные на измерениях величины вращения плоскости поляризация света.

Фотоупругость.

Механические напряжения, создаваемые в прозрачных телах, способны изменить их оптические свойства: оптические изотропные могут становиться анизотропными, а анизотропные – изменить свою анизотропию. Комплекс таких явлений называют фотоупругостью. Используют в травматологии.

💡 Видео

Закон МалюсаСкачать

Закон Малюса

Поляризация естественного света при отражении от стеклаСкачать

Поляризация естественного света при отражении от стекла

Поляризация света и угол БрюстераСкачать

Поляризация света и угол Брюстера

Закон МалюсаСкачать

Закон Малюса

Поляризатор и анализатор для видимого света - 1Скачать

Поляризатор и анализатор для видимого света - 1

Закон МалюсаСкачать

Закон Малюса

Поляризация светаСкачать

Поляризация света

Лабораторная работа 18к - Проверка закона Малюса для линейно поляризованного светаСкачать

Лабораторная работа 18к - Проверка закона Малюса для линейно поляризованного света

Поляризатор и анализатор для видимого света - 2Скачать

Поляризатор и анализатор для видимого света - 2

Угол БрюстераСкачать

Угол Брюстера

Поляризация светаСкачать

Поляризация света

Двойное лучепреломление (видимый свет)Скачать

Двойное лучепреломление (видимый свет)

Поляризация света, 1981Скачать

Поляризация света, 1981

Угол Брюстера, частичная линейная поляризация отражённого светаСкачать

Угол Брюстера, частичная линейная поляризация отражённого света

Поляризация света. Линейная и круговая (видео 2) | Интерференция волн | ФизикаСкачать

Поляризация света. Линейная и круговая (видео 2) | Интерференция волн | Физика

Интерференция света на двух щелях ● 1Скачать

Интерференция света на двух щелях ● 1
Поделиться или сохранить к себе: