0: Здравствуйте, дорогие слушатели, сегодня мы будем говорить о поляризации света. Лектор, кандидат физико математических наук, доцент кафедры нанотехнологий общей прикладной физики Петрова Людмила Павловна.
1: Согласно теории максвелла, свет представляет собой электромагнитную волну переменное электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью следствием этой теории является поперечность световых волн вектор.
2: Напряжённости электрического и магнитного полей волны взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости распространения волны. Поэтому для описания закономерности поляризации света достаточно знать поведение лишь
3: 1 из векторов обычно все рассуждения ведутся относительно светового вектора вектора напряжённости электрического поля е. Это название обусловлено тем, что при действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая.
4: Поле волны, действующее на электроны в атомах вещества.
5: Поговорим о том, чем естественный свет отличается от поляризованного. Свет, в котором направление колебаний светового вектора происходит хаотически по всем направлениям из за независимого излучения многими атомами источника света называю.
6: Естественным светом поляризованный свет это свет, в котором направление колебаний светового вектора каким-либо образом упорядочены, исторически сложилось так, что плоскость, в которой колеблется вектор е, называется плоскостью колебаний.
7: А перпендикулярная ей плоскость плоскостью поляризации?
8: Найдём характеристики поляризованного света пусть 2 взаимно перпендикулярных электрических колебания совершаются вдоль оси икс игрек и имеют разность фаз дельта запишем е икс как 1 умножить на косинус омега, т.
9: А игрек как a2 умножить на косинус в скобочках омега т плюс дельта. Тогда результирующую напряжённость е. С вектором можно найти как сумму е икс вектор плюс е игрек вектор здесь угол между векторами.
10: Е и е икс будет определяться тангенс фи будет равно е игрек разделить на е икс или это будет равно a2 косинус в скобочках омега т плюс дельта разделить на a1 косинус.
11: Мега т
12: Если разность фаз дельта хаотически изменяется, то и направление светового вектора будет испытывать неупорядоченные скачкообразные изменения, поэтому естественный свет можно представить как наложение 2 некогерентных электромагнитных волн.
13: Поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях, имеющих одинаковую интенсивность. Если колебания когерентны и delta равно нулю или p, то тангенс фи будет равен плюс минус, a2 разделить на a1 и это будет
14: Равно какой-то произвольной константе мы получим плоскополяризованный свет когда a2 равно, a1 дельта равно плюс минус пи пополам. В этом случае тангенс фи будет равен минус плюс тангенс омега то
15: Колебания поворачивается с угловой скоростью омега, свет поляризован по кругу и, наконец, при a2 не равно, a1 дельта произвольная константа, свет будет эллиптически поляризован, конец вектора е движет.
16: По эллипсу.
17: Здесь на рисунке представлены различные виды поляризации света. Предполагается, что мы смотрим на встречу распространения луча в этом случае направление колебаний вектора е будет выглядеть каждый раз.
18: Соответствующим образом для данного вида поляризации
19: Плоскополяризованный свет можно получить из естественного при помощи приборов, называемых поляризаторами эти приборы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости поляризатора и полностью или частично задерживают колебания перпендикулярно.
20: На этой плоскости поляризаторы, полностью задерживающие световые колебания в направлении, перпендикулярном его плоскости, называют совершёнными поляризаторы, частично задерживающие световые колебания в направлении, перпендикулярном его плоскости на.
21: Бывают несовершенными свет на выходе из такого поляризатора будет частично поляризованным в качестве поляризаторов могут использоваться среды анизотропны в отношении колебаний вектора е. Таким свойством, например, обладают некоторые.
22: Crystal из таких природных кристаллов можно отметить турмалин, исландский шпат.
23: Если на пути частично поляризованного света поместить идеальный поляризатор и вращать его, то можно заметить, что интенсивность прошедшего света будет изменяться от и минимальная до и максимальная, соответственно, можно.
24: Величину, которую назовём степень поляризации света п будет равно и максимальное минус, и минимальное разделить на и максимальное плюс и минимальное п. Будет равно единице, если и минимальное будет равно нулю в этом слу.
25: Случае свет будет полностью поляризован, п. Будет равно нулю если и минимальное будет равно и максимальное, тогда получим естественный свет к эллиптически поляризованному Свету понятие степени поляризации неприменимо.
26: Направим естественный свет перпендикулярно пластинке турмалина, вырезанной параллельно оптической оси, вращая кристалл вокруг направления луча, никаких изменений интенсивности прошедшего через турмалин света не увидим.
27: Если же на пути луча поставить 2 пластинку турмалина и вращать уже её, то интенсивность прошедшего через пластинки света будет меняться в зависимости от угла между оптическими осями кристаллов и будет выполняться закон малю.
28: 1 пластинку, на которую падает естественный свет, принято называть поляризатором 2 пластинку, на которую падает уже частично поляризованный свет, называют анализатором она позволяет определить степень поляри.
29: Света обе пластинки совершенно идентичны, а их название обусловлено их расположением относительно света естественного или поляризованного.
30: Согласно закону, малюса, интенсивность света, прошедшего через анализатор, равна произведению интенсивности света, прошедшего через поляризатор на квадрат косинуса, угла между оптическими осями поляризатора и анализатора или.
31: Математической форме можно записать и равно и нулевое умножить на косинус в квадрате фи.
32: Результаты опытов с кристаллами турмалина объясняются просто 1 пластинка пропускает колебания только определённого направления, то есть преобразует естественный свет в поляризованный, 2 же пластинка турмалина в зависимости от её ориента.
33: Из поляризованного света пропускают большую или меньшую его часть, которая соответствует компоненту её параллельному оси 2 кристалла при прохождении естественного света через поляризатор, так как все направления фии равно.
34: Вероятны то среднее значение косинуса в квадрате фи будет принимать значение 1 2 и интенсивность поляризованного света будет и нулевое, равно 1, 2 и естественного, поэтому интенсивность света
35: Прошедшего и через поляризатор, и через анализатор будет равна y равно y, естественно, пополам умножить на косинус в квадрате фи.
36: При падении света на границу раздела 2 диэлектриков под углом падения, который отличен от нуля и отражённый и преломлённый лучи оказываются частично поляризованными в отражённом луче преобладают колебания перпендикуляр.
37: Плоскости падения, а в преломлённом параллельной плоскости падения степень поляризации зависит от угла падения при угле падения, равном углу брюстера, определяемому условием тангенс.
38: И брюстера равно н. 2 разделить на н. 1 отражённый луч оказывается полностью поляризованным. Степень поляризации преломлённого луча в этом случае будет максимальна, но не будет равна единице, кроме
39: Того при угле падения, равном углу брюстера, отражённые преломлённые лучи будут взаимно перпендикулярны это можно доказать самостоятельно, используя закон преломления света.
40: Степень поляризации преломлённого луча может быть значительно повышена многократным преломлением при условии падения света каждый раз на границу раздела под углом брюстера если, например, взять стекло, то для него показатель
41: Н. Равен 1,53, а степень преломлённого луча составляет 15%, тогда после преломления на 8 10 наложенных друг на друга стеклянных пластинках вышедший свет будет практически.
42: Полностью поляризован такая совокупность пластинок называется стопой Столетова и может служить как в качестве поляризатора, так и в качестве анализатора ещё 1 применением явления поляризации являются поляриза.
43: Фильтры свет солнца не имеет поляризации, однако солнечный свет, будучи отражённым от некоторых поверхностей, эту поляризацию приобретает отражённый свет это световые блики на различных Гладких поверх.
44: Отражение на воде, на стекле и так далее рассеянный свет неба, воздушная дымка это тоже во многом следствие множественного отражения солнечных лучей от водяной или иной пыли в воздухе поляризационный.
45: Фильтр обладает уникальным свойством способностью пропускать свет, только поляризованный в 1 конкретной плоскости.
46: На практике фотографии эта способность фильтра используется как раз для того, чтобы отсечь некоторые волны и не пустить их в объектив отражения являются поляризованным светом, и потому их можно отсечь, повернув фильтр на определённый угол, который
47: Блокирует именно ту плоскость, в которой колеблется свет отражений это используется для того, чтобы убрать ненужные блики, а также для того, чтобы придать цветам на фотографии большую насыщенность.
48: Поговорим о ещё 1 явлении, тесно связанном с поляризацией света при падении света на прозрачный кристалл. Кроме кубических систем, происходит разделение луча на 2, которые распространяются в кристалле по разным направле.
49: И с разными скоростями это явление двойного луча преломления 1 из лучей называется обыкновенным и подчиняется обычному закону преломления, другой необыкновенным для него отношение.
50: Синусов падающего и преломлённого Углов зависит от угла падения, и преломлённый луч, как правило, не лежит в 1 плоскости с падающим лучом и перпендикуляром, проведённым к точке падения.
51: У этих кристаллов есть направление оптическая ось кристалла, распространяясь вдоль которого обыкновенные и необыкновенные лучи не разделяются и движутся с одинаковой скоростью, речь идёт именно о направлении, а не о прямом.
52: Линии, проходящей через какую-то точку кристалла, любая прямая, проходящая параллельно данному направлению, будет являться оптической осью кристалла плоскость, проходящая через оптическую ось кристалла, называется главным сечением.
53: Для удобства её проводят через световой луч при выходе из кристалла обыкновенные и необыкновенные лучи оказываются поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях, в обыкновенном луче колебания светового ве.
54: Происходит перпендикулярно главному сечению, а плоскость колебаний вектора е в необыкновенном луче совпадает с главным сечением.
55: Кристаллы, разделяющие луч на обыкновенный, необыкновенный, называются одноосными в качестве примеров таких кристаллов можно привести исландский шпат, кварцевый турмалин у двухосных кристаллов оба луча необыкновенные.
56: Например, слюда гипс явление большего поглощения 1 из лучей называется дихроизмом, а вещество, обладающее таким свойством полиром ниже на рисунках приведены примеры двойного лучепреломления.
57: Кристалле исландского шпата и дихроизма в кристаллах с двойным лучепреломлением.
58: Двойной луч преломления объясняется анизотропией кристаллов, то есть зависимостью их свойств от направления диэлектрическая проницаемость в направлении главной оптической оси и в направлениях перпендикулярных ей различна следов.
59: Так как н равно корень из эпсилон, то электромагнитным волнам с различными направлениями вектора е соответствуют разные показатели преломления и скорости распространения, рассмотрим главное сечение колебания в обыкновенном луче.
60: Перпендикулярно оптической оси при любом направлении отсюда следует, что скорость его будет 1 и та же. Колебания в необыкновенном луче совершаются в главном сечении, и направление колебаний составляет раз
61: Различные углы с оптической осью и, следовательно, имеют различные скорости направление главной оптической оси кристалла скорости е. И. О. Лучей одинаковы для одноосного кристалла вводят показатель.
62: Преломление обыкновенного луча н. Обыкновенного равно ц разделить на в. Обыкновенного, в обыкновенного равно ц разделить на корень из эпсилон перпендикулярное и показатель преломления необыкновенного.
63: Лучча н. Необыкновенного равно ц разделить на в необыкновенного, где в необыкновенное равно ц разделить на корень из эпсилон параллельное, в зависимости от того, какая из скоростей больше.
64: Различают положительные и отрицательные кристаллы.
65: На рисунке приведено изображение положительного и отрицательного кристалла для положительного кристалла н. Необыкновенного будет больше, чем н. Обыкновенного, и, наоборот, в необыкновенного меньше, чем.
66: В обыкновенного для отрицательного кристалла н. Необыкновенного меньше, чем н. Обыкновенного, при этом скорость в необыкновенного будет больше, чем скорость в обыкновенного.
67: В основе работы поляризационных приспособлений, служащих для получения поляризованного света, лежит явление двойного лучепреломления. Наиболее часто для этого применяются призмы и полиро приз.
68: Делятся на 2 класса 1 призмы, дающие только плоскополяризованный луч поляризационные призмы, 2 призмы, дающие 2 поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях луча двоякопреломляющие.
69: Призмы. Далее мы пока поговорим про поляризационные призмы.
70: Поляризационные призмы построены по принципу полного отражения 1 из лучей, например, обыкновенного от границы раздела, в то время как другой луч с другим показателем преломления проходит через эту границу типичный.
71: Представителем поляризационных призм является призма николя, часто называемая николем призма николя представляет собой двойную призму из исландского шпата, склеенную вдоль линии бд канадским бальзамом с показателем.
72: Н. Равным 1,55 оптическая ось м. Н. При этом составляет входной гранью призмы угол 48 градусов.
73: На передней грани призмы естественный луч раздваивается на 2 луча обыкновенный cc н обыкновенного равно 1,66 и необыкновенный н необыкновенного равно 1 целая 51.
74: 100 при соответствующем подборе угла падения, обыкновенный луч испытывает полное отражение канадский бальзам для него является средой оптически менее плотной, а затем поглощается зачернённой боковой поверхностью.
75: Необыкновенный же луч выходит из кристалла параллельно падающему этот необыкновенный луч будет являться поляризованным и может в дальнейшем быть использован.
76: Двоякопреломляющие призмы используют различия в показателях преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, чтобы развести их как можно дальше друг от друга примером могут служить призмы из исландского шпата и стекла призмы, составленные.
77: Из 2 призм из исландского шпата со взаимно перпендикулярными оптическими осями для первых обыкновенный луч преломляется в шпате и стекле 2 раза, и, следовательно, сильно отклоняется необыкновенный же луч при соответствующем подборе.
78: Показатель преломления стекла проходит призму практически без отклонения для вторых призм различия в ориентации оптических осей влияет на угол расхождения между обыкновенным и необыкновенным лучами двоякопреломляю.
79: Кристаллы обладают свойством дихроизма, то есть различного поглощения света в зависимости от ориентации вектора е и называются дихроичными кристаллами, примером сильно дихроичного кристалла явля.
80: Турмалин, в котором из за сильного селективного поглощения обыкновенного луча уже при толщине пластинки в 1 миллиметр из неё выходит только необыкновенный луч такое различие в поглощении зависит.
81: От длины волны приводит к тому, что при освещении дихроичного кристалла белым светом кристалл по разным направлениям оказывается различно окрашенным.
82: Дихроичные кристаллы используются для изготовления полиро дов примером полиро да может служить тонкая плёнка из целлюлоида, в которую вкраплены кристаллики геропа ита сернокислого, йод хинина.
83: Petite двояко преломляющее вещество с выраженным дихроизмом в области видимого света такая плёнка толщиной 0,1 миллиметра полностью поглощает обыкновенные лучи видимой области спектра преимущество.
84: Полерио возможности изготавливать их с большой площадью поверхности, однако степень поляризации в них сильнее зависит от длины волны, чем в призмах, кроме того, меньшая по сравнению с призмами прозрачность в сочетании с небольшой
85: Термостойкостью не позволяет их использовать в мощных световых потоках 1 из применений полиро ды нашли в автодорожном деле для защиты водителя от слепящего действия фар встречных автомобилей.
86: Искусственная оптическая анизотропия двойной луч преломления имеет место в естественных анизотропных средах существуют, однако, различные способы получения искусственной оптической анизотропии оптические изотропные вещества.
87: Становятся оптически анизотропными под действием 1 одностороннего сжатия или растяжения, кристаллы кубической системы стекла и другое 2 электрического поля эффект керра жид.
88: Аморфные тела, газы, 3 магнитного поля, жидкости, стекла, коллоиды в перечисленных случаях вещество приобретает свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением деформации.
89: Электрического или магнитного полей.
90: Мерой возникающей оптической не тропии служит разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного, лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси н. Обыкновенного минус н. Необыкновенного равно.
91: К 1 умножить на сигма в случае деформации н. Обыкновенного минус н. Необыкновенного равно к 2 умножить на е квадрат в случае электрического поля н. Обыкновенного минус н необыкновенного равно.
92: К 3 умножить на аш в квадрате случая магнитного поля, здесь к 1, к 2 и к 3 постоянные характеризующие вещество сигма, нормальное напряжение e и h, соответственно, напряжённость электрического.
93: И магнитного полей на рисунке приведена установка для наблюдения эффекта керра в жидкостях, ячейка керра кювета жидкостью, например, нитробензолом, в который введены пластины конденса.
94: Она помещается между скрещёнными поляризатором и анализатором при отсутствии электрического поля свет через систему не проходит при наложении электрического поля жидкость становится двояко преломляющей.
95: При изменении разности потенциалов между электродами меняется степень нестопии вещества, а следовательно, и интенсивность света, прошедшего через анализатор на пути между обыкновенным и необыкновенным лучами, возникает.
96: Разность хода дельта равно в скобочках н. Обыкновенного минус н необыкновенного, и все это умножить на il ili, равно к 2 умножить на эль и на е квадрат разность фаз при прохождении пути.
97: Эль дельта равно 2 пи разделить на лямда нулевое умножить в скобочках н обыкновенного минус н необыкновенного и умножить на el равно 2 пи разделить на лямда нулевое умножить.
98: На эль, на к 2 и на е квадрат иили равно 2 пи умножить на б на эль и на е квадрат здесь б равное к 2 разделить на liana нулевое это постоянная керра.
99: Эффект керра оптическая нитрои веществ под действием электрического поля объясняется различной поляризуемостью молекул жидкости по разным направлениям это явление практически безинерционно, поэтому ячейка керра служит идеальным световым.
100: Твором и применяется в быстропротекающих процессах, в оптической телефонии и тому подобное. Искусственная анизотропия под действием механических воздействий позволяет исследовать напряжение, возникающее в прозрачных телах в данном случае
101: Степень деформации отдельных участков изделия судят по распределению в нём окраски.
102: Вещества, способные вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоскополяризованного света, называют оптически активными. Опыт показывает, что угол поворота плоскости поляризации для оптически активных кристаллов и
103: Чистых жидкостей будет определяться фи равно альфа умножить на д. Здесь д расстояние, пройдённое светом в оптически активном веществе альфа постоянное вращение для оптически активных Растворов. Фи.
104: Будет равно альфа в квадратных скобочках умножить на ц и на д ц. Это массовая концентрация оптически активного вещества в растворе альфа в квадратных скобочках, удельное вращение д по прежнему.
105: Расстояние, пройдённое светом в оптически активном веществе в зависимости от направления вращения оптически активные вещества делятся на право и левовращающие в 1 случае плоскость поляризации.
106: Если смотреть навстречу лучу, вращается вправо по часовой стрелке во 2 влево против часовой стрелки данное явление, например, используется для определения концентрации активного вещества в растворе саха.
107: Метрии.
108: И ещё о некоторых применениях явления поляризации это солнцезащитные и антибликовые очки, полиро ные фильтры в фотоаппаратах, о которых мы уже говорили, обнаружение дефектов в изделиях из прозрачного материала.
109: Жидкокристаллические мониторы стерео, мониторы стереоочки кроме того, поляризованный свет используется в быстродействующих затворах с выдержкой меньше 1 миллисекунды благодаря магнитооптическом.
110: Эффекту фарадея поговорим чуть подробнее об основных принципах работы жидкокристаллических мониторов в жк мониторах реализовано 3 различных технологии использования Жидких кристаллов, но независи.
111: От используемой технологии все жк мониторы опираются на одинаковые фундаментальные принципы работы 1 или более неоновых ламп создаёт подсветку для освещения дисплея, 2 лампа служит для обеспечения.
112: Газоустойчивости монитора при поломке 1 для монитора, обеспечения однообразности свечения монитора свет проходит через систему отражателей перед попаданием на панель жк панель это сложное устройство.
113: Со многими слоями отметим 2 слоя поляризаторов электроды, кристаллы, цветовые фильтры, плёночные транзисторы каждый субпиксель управляется транзистором, выдающим своё собственное напряжение, это напряжение.
114: Может сильно варьироваться, оно заставляет жидкие кристаллы в каждом субпикселем ворачиваться на определённый угол угол монитора поворота определяет количество света, которое проходит через субпиксель, в свою очередь, проше.
115: Sweet формирует изображение на панели кристалл фактически поворачивает ось поляризации световой волны, поскольку перед попаданием на дисплей волна проходит через поляризатор, если ось поляризации волны и ось поляризатора.
116: Падает свет, проходит через поляризатор, если они перпендикулярны, цвет не проходит.
117: На этом мы закончим рассмотрение темы поляризации.