Анализ поляризованного света. Закон малюса.

Анализ поляризованного света предполагает, что нужно ответить на два вопроса: 1) является ли свет поляризованным? 2)если он поляризован, так какому виду поляризации он относится?

Для ответа на первый вопрос существует две схемы:

На пути падающего света ставится пластинка, которая является поляризатором, который вращается. (1)

 

1 2

 

 

 

На пути пластинки ставится пластинка в ¼ длины, поляризатор, который вращается. (2)

Пусть имеется поляризатор, на него падает свет под углом. В этом случаи поляризатор пропустит только одну составляющую вектора Е.

В первой схеме: Есть источник света, и мы не знаем, поляризован свет или нет. При вращении поляризатора мы меняем угол между оптической осью и лучом.

1) - здесь свет полностью поляризован.

2) - возможно два случая:1)свет поляризован по эллипсу 2) свет частично поляризован.

3) I=const три случая: 1) естественный свет 2) циркулярно поляризованный 3) смесь естественного и циркулярно поляризованного света.

Если поставить пластину в ¼ длины волны:

Если вращением пластинки вокруг направления луча можно найти такое положение, при котором свет, прошедший через неё, можно погасить последующем вращением поляризатора, то падающий свет был эллиптически поляризован. Если это сделать не удаётся, то мы имеем дело либо со смесью естественного света с линейно поляризованным, либо со смесью естественного света с эллиптически поляризованным. Если минимум интенсивности при повороте 180 градусов- смесь естественного света с линейно поляризованным, иначе- с эллиптически поляризованным.

Закон Малюса.

Допустим, что два поляризатора поставлены другь за другом, так что их оси ОА₁ и ОА₂ образуют между сабой некоторый угол. Первый поляризатор пропустит свет, электрический вектор Е₀ которого параллелен его оси ОА₁. Обозначим через I₀ интенсивность этого света. Разложим Е₀ на вектор Е_//, параллельный оси ОА₂

 

 

второго поляроида, и вектор , перпендикулярный к ней составляющая будет задержана вторым поляризатором. Через оба поляризатора пройдёт свет с электрическим вектором , длина которого . Интенсивность света, прошедшего через оба поляризатора,будет . Такое соотношение справедливо для любого полиризатора и анализатора. Оно называется законом Малюса.

23. Искусственное двойное лучепреломление. Эффект Керра. Оптический метод определения напряжений в образце.

Двойное лучепреломление – явление преломления света на границе двух сред. Искусственное двойное лучепреломление - при прохождении из изотропной среды в анизотропную, при этом распространяется два луча.

Изотропные вещества в некоторых ситуациях могут вести себя подобно анизотропным.

Керр (1875) показал, что при помещении изотропных диэлектриков в электрическое поле, они становятся анизотропными (оптическая ось совпадает с направлением электрического поля). Рассм. Эффект Керра. В установку для получения поляризованного света между поляризатором и анализатором, установленными на темноту (скрещенными), помещается ячейка Керра. Она представляет собой сосуд с прозрачными плоскопараллельными стенками, заполненный активным веществом, чаще всего это бензол, с помещенными в нее электродами, на которые подается напряжение. Между ними проходит луч света. Без поля жидкость изотропна, лучи света не меняют поляризации и поле зрения темное. С появлением электрического поля наблюдается просветление на экране, что доказывает возникновение двойного лучепреломления, т.е. среда стала анизотропной. Бензол ведет себя подобно пластинке, вырезанной вдоль оптической оси. Установлено, что на величину (степень анизотропии) влияет напряженность электрического поля и величина длины волны лучей: -постоянная ячейки Керра. Ячейка Керра применяется для быстрого модулирования интенсивности света (киносъемка), В электронике используется как быстро действующий затвор ( с), в схемах для создания обратной связи в резонаторах. Ячейка Покильса – магнитное поле.

Искусственное двойное лучепреломление может наблюдаться при механических деформациях. Поляризатор и анализатор устанавливается на пути света так, что угол между осями , они скрещены, установлены на темноту. Между ними помещается изотропное вещество (орг.стекло), при этом ничего не изменяется. Затем прикладываем усилие, например, в одних направлениях образец сжимаем, а в других – растягиваем, при этом условия распространения света по различным направлениям окажутся различными и изотропная пластинка окажется анизотропной. - напряжение в образце

- степень анизотропии, которая появляется, пропорциональна напряжению.

Данный метод используется для исследования напряжений в строительных конструкциях.

Если вещество имеет толщину , то разность фаз, возникающая при прохождении обыкновенного и необыкновенного лучей через этот слой равна

Областям в теле, имеющим одинаковое напряжение, соответствует одинаковый сдвиг фаз и одинаковая окраска, т.е линии одинаковой окраски являются линиями равного напряженного состояния. Наблюдая с помощью анализатора прохождение поляризованного света через тело, можно по окраске судить о характере распределения напряжений в образце. Можно также вычислить и численное значение величины напряжения, но это сложно и чаще ограничиваются картиной распределения напряжений. Данный метод применяется к телам любой формы.