Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
Ha входе в пластинку разность фаз колебаний векторов Ex и Ey равна нулю. На выходе из пластинки толщиной d разность фаз колебаний Дф и оптическая разность хода As обыкновенной и необыкновенной волн равны:
О
Аф = -j- (пе - n0)d и As = (пе - n0)d,
694
V.7. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
где X — длина волны в вакууме, пе и п0 — показатели преломления для необыкновенного и обыкновенного лучей. Соответственно, свет, выходящий из пластинки, в общем случае эллиптически поляризован:
El +Е« — 2 EhEm cos Аф = sin2 (р. с2 Ъ2 аЬ
4°. Возможны следующие частные случаи (т = О, 1,2, ...):
1) пластинка в четверть волны: As = +(2т + 1)^ , Аф = ± (2т + 1)|;
d + fS-i,
а2 Ь2
оси эллипса совпадают с главными направлениями в пластинке. Если, кроме того, а = Ъ, то на выходе из пластинки волна будет поляризована по кругу (циркулярно поляризованный свет)',
2) пластинка в полволны: As = ±(2т + 1)^,
Дф =¦= ±(2 т + 1)л;
ЕУ—ЬпЕ~
свет линейно поляризован в плоскости, составляющей с плоскостью поляризации падающего света угол (я - 2а);
3) пластинка в целую волну: As = +тк, Дф = ±2пт;
У а
Свет линейно поляризован в той же плоскости, что и падающий на пластинку.
6. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЛУЧЕЙ
1°. Естественный свет состоит из множества элементарных некогерентных цугов волн, соответствующих различным актам спонтанного излучения атомов или молекул источника света. Эти цуги линейно поляризо-
V.7.6. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЛУЧЕЙ 695
ваны во всевозможных плоскостях. Обыкновенная волна, распространяющаяся в одноосном кристалле при падении на него естественного света, в основном образуется за счет тех цугов волн, плоскости поляризации которых наклонены к главной плоскости кристалла под углами а я/4. Соответственно, необыкновенная волна в основном образуется за счет тех цугов, у которых а > я/4. Поэтому обыкновенная и необыкновенная волны, распространяющиеся в одноосном кристалле при падении на него естественного света, некогерентны.
Обыкновенная и необыкновенная волны, распространяющиеся в одноосном кристалле при падении на него линейно поляризованного света, когерентны, так как содержат попарно когерентные составляющие, соответствующие каждому из цугов волн, прошедших через поляризатор.
2°. При нормальном падении плоской, монохроматической, линейно поляризованной волны на плоскопараллельную пластинку, вырезанную из одноосного кристалла параллельно его оптической оси, на выходе из пластинки между обыкновенной и необыкновенной волнами возникает разность фаз:
Аф = -2^O10 - nM-
Хотя эти волны когерентны и распространяются по одному и тому же направлению, они не могут интерферировать, так как поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. В результате их наложения получается эллиптически поляризованный свет.
Для получения интерференционного усиления или ослабления этих двух волн необходимо с помощью анализатора выделить- из них составляющие, поляризованные в одной плоскости и способные поэтому интерферировать (рис. V.7.6).
Пластинка Экран Рис. V.7.6
696
V 7. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
Интерференционная картина, даваемая анализатором, зависит от разности фаз Дф, от длины волны падающего света, от угла а между его плоскостью поляризации и оптической осью пластинки, а также от взаимной ориентации направлений плоскостей I и II поляризации света, пропускаемого поляризатором и анализатором.
Анализатор и поляризатор называют скрещенными, если угол P между плоскостями I и II равен я/2, и параллельными, если P=O.
3°. Интерференция в монохроматическом свете.
Если кристаллическая пластинка не поглощает свет, а коэффициент прозрачности анализатора ka = 1, то интенсивность света, выходящего из анализатора равна:
I = I0^cos2 P - sin 2а sin 2(а - Р) sin2 j,
где I0 — интенсивность поляризованного света, падающего на кристаллическую пластинку.
1. При P = O
/ц = /0[^1 ~ sin2 2а sin2 J.
Интенсивность света I зависит от Дф сильнее всего при а = п/4. В этом случае /цтіп = 0, если Дф = ±(2т + 1)л и /||тах =-10. если Дф = ±тп. При а = 0 или п/2 интерференции нет, так как в пластинке распространяется только одна волна — необыкновенная или обыкновенная.
2- При P = I
I1 = I0 sin2 2а sin2 ^B.
Интенсивность света Il зависит от Дф сильнее всего при а = л/4. В этом случае Ilmax = I0 при Дф = ±(2т + 1)п и I imin = 0 ПРИ ^Ф = ±2игя. При а = 0 или п/2 свет не проходит через анализатор.
4°. Интерференция в белом свете. Величина Дф для света разных длин волн оказывается различной. Поэтому из соотношений п.3° для монохроматических составляющих белого света следует, что при любых значениях Дф, р и а экран освещен, за исключением
V.7.7. ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ
697
случаев P = я/2 и а = 0 или я/2, когда свет через анализатор не проходит. Если P = 0 и а = 0 или я/2, то экран освещен белым светом, во всех остальных случаях экран освещен окрашенным светом, причем при а, =.я/2 изменение угла P с 0 на я/2 изменяет окраску экрана на дополнительную.
7. ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ