Поляризацияланған жарық алу | Скачать Материал

Поляризацияланған жарықты алудың әр түрлі әдістерімен танысу және оның қасиеттерін зерттеу.

2 ШАРТТЫ БЕЛГІЛЕР

I-жарық интенсивтілігі;
(∙) — жарық сәулесінің түсу жазықтығына перпендикуляр жарық толқынының тербелістері;
(ǀ) — түсу жазықтығында жататын жарық толқынының тербелістері;
ІБ-Брюстер бұрышы;
0-кәдімгі сәуле;
е-ерекше сәуле;
n0-кәдімгі сәуленің сыну көрсеткіші;
nе-ерекше сәуленің сыну көрсеткіші;
АÁ-кристалдың кристаллографиялық осі.

3 ТЕОРИЯЛЫҚ МӘЛІМЕТТЕР

3.1 Табиғи және поляризацияланған жарық

Жарық көлденең электромагниттік толқындар болып табылады. Электромагниттік толқындағы Е және Н векторлары бір-біріне перпендикуляр және толқынның таралу бағытына перпендикуляртербеледі. Жарық толқынының тербелісі бағыты ретінде Е векторы жарық векторы деп аталады. Жарық векторының тербеліс бағыттары қалай да реттелген болса, ондай жарықты поляризацияланған деп атайды. Егер Е векторының (сол сияқты Н векторының) тербелістері бір ғана бағытқа ие болса, онда жарық сызықты поляризацияланған (немесе жазық поляризацияланған) деп аталады. 1- суретте көрсетілген жарық толқыны сызықты поляризацияланған болып табылады. Сызықты поляризацияланған жарықты лазерлік көздер шығарады. Егер жарық векторы өзінің бағытын, оның ұшының проекциясы ХОУ жазықтығында эллипсті кескіндейтіндей үздіксіз өзгертсе, онда жарық эллипстік поляризациялан деп аталады. Эллипстік поляризацияланған жарықтың жеке жағдайы циркулярлық поляризацияланған жарық немесе дөңгелек бойымен поляризацияланған жарық болып табылады. Эллипстік және циркулярлық поляризацияланған жарық өзара перпендикуляр бағыттарда сызықты поляризацияланған екі жарық толқындарының интерференциясы кезінде пайда болады.
Табиғи жарық (жылу көздерінен шығарылған жарық) пояризацияланған жарық болып табылады. Ол жарқыраған дененің жеке атомдармен шығарылатын толқындар цугының орасан зор санының жиынтғы болып табылады. Атомдар жарықты бір-біріне тәуелсіз хаосты түрде шығарады. Сондықтан мұндай толқындардағы жарық тербелістерінің бағыттары бір-біріне байланысты емес. Табиғи жарықта, демек, барлық мүмкін болатын, бірақ жарық толқынының таралу бағытына перпендикуляр бағыттағы жарық тербелістері болуы мүмкін. Электр және магнит өрісінің кернеуліктері векторларының барлық мүмкін болатын (бірақ ϑ жарық жылдамдығы бағытына перпендикуляр) бағыттары кеңістікте ретсіз өзгеретін жарықты поляризацияланбаған емес, немесе, табиғи жарық деп атайды.
Сонымен, жарықтың табиғи көздері поляризацияланбаған толқындар шығарады. Бірақ табиғи жарықтың әр түрлі бағыттағы тербелістерін х және у өзара перпендикуляр екі еркін бағытқа жіктеуге болады.
Жарықтың пояризациясы дәрежесінің сипаттамасы үшін поляризация дәрежесі деп аталатын Р параметрі деп енгізіледі:

P=Imax-IminI max+Imin (1)

Табиғи жарық үшін Imax=Imin және поляризация дәрежесі Р=0. Сызықтық поляризацияланған жарық үшін Imin=0 және Р=1.
Табиғи жарықтан бір бағыттағы E векторының (сол сияқты H векторының) тербелістері бөлініп шығуы жарық поляризациясы деп аталады.
Жарықты полярлауға қабылетті заттарды поляризаторлар деп аталады.

3.2 Поляризацияланған жарық алу

Жарық поляризациясын алу үшін, өзара перпенкуляр бағыттағы екі тербелістің таралуы үшін тең емес шарттар, мысалы, Ex және Ey табиғи жарық толқын құраушыларын құру қажет. Жарықты поляризациясының әр түрлі әдістері бар. Көп жағдайда, олар табиғи жарықты анизатропты орта арқылы өткізуге негізделген. Анизотропты орта деп, физикалық қасиеттері (жұтылу коэффициенті, сыну көрсеткіші, сызықтық кеңею коэффициенті және т.с.с.) әр түрлі бағытта түрлі болатын ортаны айтады. Поляризация сол сияқты изотропты екі ортаның шекарасында жарықтың шағылуы және сынуы кезінде бақыланады.

3.2.1 Екі орта шекарасында жарықтың сыну және шағылу кезінде поляризация

Табиғи жарықтың сыну көрсеткіштері n1 және n2 болатын изотропты екі орта (шыны, су, қара айна және т.с.с.) шекарасына түсіуін қарастырайық (сурет 4). Жарық сәулелері жартылай шағылады және жартылай сынады, сонымен қатар, шағылған және сынған сәулелер, жеке жағдайда, жартылай поляризацияланған болады(сурет 1а).

Сурет 1 — Екі орта шекарасында жарықтың сыну және шағылу кезінде поляризациясы

Бұл әр түрлі бағыттағы тербелістері бар жарық үшін шағылу коэффициеті түрлі болатындығымен түсіндіріледі. Ол сәуленің түсу жазықтығына перпендикуляр болатын тербелістер үшін көбірек болады. Түсу жазықтығындағы тербелістер шағылған сәулелерде азырақ, сынған сәулерде көбірек.
Шағылған жарық сәулелерінің толық поляризациясы бақыланатын iБ түсу бұрышы бар екені белгілі. Бұл тұсу бұрышын толық поляризация бұрышы немесе Брюстер бұрышы деп аталады. Брюстер заңына сәйкес, шағылған сәулелердің толық поляризациясы түсу бұрышының тангенсі берілген заттың салыстырмалы сыну көрсеткішіне тең болған жағдайда орындалады (сурет 1б):
tgiБ=n21 (2)

өрнегі Брюстер заңы деп аталады.

3.2.2 Қосарланып сәуле сыну

Егер табиғи жарық анизотропты ортаға, мысалы, исландық шпат кристалына оптикалық осіне қандай да бір бұрышпен түссе, онда қосарланып сәуле сыну орындалады. Бұл екі қандай да бір өзара перпендикуляр бағыттардағы тербелістері бар сәулелер кристаллда әр түрлі жылдамдықтармен таралады , сондықтан, олар үшін сыну көрсеткіштері де әр түрлі болады, және олар кеңістікте ажырасады. Кристаллға түсетін поляризацияланбаған бір сәуленің орнына, кристаллда өзара перпендикуляр жазықтықтарда толық поляризацияланатын екі сәуле таралатын болады. Осы сәулелердің бірі сыну заңдарына бағынады: ол түсу жазықтығында жатыр; оның сыну көрсеткіші sinisinr0 =n0=const. Бұдан шығады, кристаллдағы оның жылдамдығы таралу бағытына тәуелді емес. Бұл сәулені кәдімгі сәуле деп атайды.
3.3 Поляризацияланған жарықты алу

Табиғи … жалғасы