косинус угла между поляризаторами в какой степени входит в закон малюса

Степень поляризации и закон Малюса

На выходе из несовершенного поляризатора получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений. Такой свет называется частично поляризованным.

Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении прибора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от Imax до Imin, причем переход от одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте на угол, равный π/2 (за один полный поворот два раза будет достигаться максимальное и два раза минимальное значение интенсивности).

Степень поляризации

Степень поляризации (степень выделения световых волн с определенной ориентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления.

называется степенью поляризации. Для плоскополяризованного света Imin=0 и Р=1; для естественного света Imax=Imin и P=0. К эллиптически- поляризованному свету понятие степени поляризации не применимо (у такого света колебания полностью упорядочены, так что степень поляризации всегда равна 1).

Закон Малюса

Zakon Malyusa

Соотношение (2) носит название закона Малюса.

Источник

Закон Брюстера. Закон Малюса

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

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.

Закон Брюстера:

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

image077

image078

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

image079

Если на анализатор падает плоско поляризованный свет амплитудой Е и интенсивности I ( image080), плоскость поляризации которого составляет угол φ с плоскостью анализатора, то падающее электромагнитное колебание можно разложить на два колебания; с амплитудами image081и image082, параллельное и перпендикулярное плоскости анализатора.

Сквозь анализатор пройдет составляющая параллельная плоскости анализатора, то есть составляющая image081, а перпендикулярная составлявшая будет задержана анализатором. Тогда интенсивность прошедшего через анализатор света будет равна ( image083):

image084закон Малюса

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

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

image085

image086

image087

Поляризация света при отражении и преломлении

image088

Поляризованный свет можно получить, используя отражение или преломление света от диэлектрических изотропных сред (например, от стекла). Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков отличен от нуля, отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения (на рис. 5.9 эти колебания обозначены точками), в преломленном луче – колебания, параллельные плоскости падения (на рис. 5.9 они изображены двусторонними стрелками).

Читайте также:  какую сумочку французы считали смехотворной

Степень поляризации того и другого луча зависит от угла падения луча. У каждой пары прозрачных сред существует такой угол падения, при котором отраженный свет становится полностью плоскополяризованным, а преломленный луч остается частично поляризованным, но степень его поляризации при этом угле максимальна (рис. 5.10). Этот угол называется углом Бpюстеpа. Угол Брюстера определяется из условия

image089,

где image090– относительный показатель преломления двух сред. Можно показать, что при падении волны под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.

Таким образом, пластинка диэлектрика сортирует лучи естественного света, отражая преимущественно лучи с одним направлением колебаний и пропуская перпендикулярные колебания.

image091Рис. 5.11а
image092Рис. 5.11б

Закон Брюстера может быть использован для изготовления поляризатора. В этом случае используют не отраженный, а преломленный луч, хотя он и не полностью поляризован. Чтобы получить высокую степень поляризации преломленного луча, его пропускают через стопу стеклянных пластинок: после прохождения каждой следующей пластинки стопы степень поляризации преломленного луча увеличивается. При достаточно большом числе пластинок проходящий через эту систему свет будет практически полностью плоскополяризованным, а интенсивность прошедшего света в отсутствие поглощения будет равна половине интенсивности падающего на стопу естественного света.

640 1

Основными источниками поляризованного света в окружающей нас среде являются такие яркие горизонтальные поверхности как водная гладь, мокрый асфальт (рис. 5.11а), снег, лед (рис. 5.11б), стеклянные поверхности (рис. 5.11в). По характеру воздействия на глаз или фотоплёнку плоскополяризованный свет ничем не отличается от неполяризованного.

image093Рис. 5.11в

Этот свет создает оптические помехи, приводит к ухудшению видимости при рыбной ловле, вождении автомобиля.

image094Рис. 5.11г

Блики могут неожиданно возникнуть на дороге, заставая водителей врасплох, особенно на мокрой дороге весной или осенью, когда солнце находится низко над горизонтом (рис. 5.11г).

Источник

Поляризация волн. Закон Малюса. Закон Брюстера.

Поляризованным называется электромагнитное излучение, в котором колебания вектора Е упорядочены. Например, в плоско- поляризованной волне световой вектор колеблется, все время оставаясь параллельным некоторой прямой в пространстве. Поэтому в процессе распространения все его мгновенные положения лежат в одной плоскости, называемой плоскостью колебаний. Естественный свет не является поляризованным, в нем колебания различных направлений беспорядочно сменяют друг друга.

Покажем, что естественный свет можно представить в виде суммы двух некогерентных электромагнитных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Для этого сначала рассмотрим результат сложения таких волн. Пусть вдоль оси z, направленной «на нас» распространяются два колебания, происходящие вдоль осей х и у и сдвинутые по фазе на d

Ex =A1cos wt и Ey =A2cos (wt+d).

image024

Результирующая напряженность является векторной суммой: Е=Еx+Еy (рис.65). Угол j между векторами Е и Еx определяется из очевидного соотношения:

image025

Варьируя d можно произвольно менять j, что позволяет описать любые направления вектора Е. Рассмотрим частные случаи. Если d=0 (или p), то

image026

image028

image029

image031

которое называется законом Малюса. Интенсивность плоскополяризованного света убывает пропорционально квадрату косинуса угла между плоскостями колебаний и поляризатора.

Читайте также:  карантин в караганде до какого числа по коронавирусу

image032

Практический интерес представляет последовательное прохождение естественного света через два поляризатора, так как эта ситуация реализована во многих оптических приборах. Пусть угол между поляризаторами j. Из первого поляризатора выйдет свет, интенсивность которого J0 составит половину интенсивности естественного; из второго, согласно (201), выйдет свет с интенсивностью J0 cos2j. Поэтому интенсивность света J после прохождения обоих поляризаторов

Источник

Косинус угла между поляризаторами в какой степени входит в закон малюса

§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 clip image002 0001и clip image004 0001взаимно перпендикулярны и перпендикулярны направлению распространения. Колебания вектора clip image002 0002происходят в одной плоскости. Свет, в котором вектор clip image002 0003колеблется только в одном направлении, называется плоско поляризованным светом (или электромагнитной волной). Поляризованным называется свет, в котором направления колебания вектора clip image002 0004упорядочены 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 clip image002 0005. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора называется естественным. Свет, в котором имеется преимущественное направление колебаний вектора clip image002 0006и незначительная амплитуда колебаний вектора clip image002 0007в других направлениях, называется частично поляризованным. В плоско поляризованном свете плоскость, в которой колеблется вектор clip image002 0008, называется плоскостью поляризации, плоскость, в которой колеблется вектор clip image004 0002, называется плоскостью колебаний.

Вектор clip image002 0009называют световым вектором потому, что при действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны в атомах вещества.

clip image006 0001

Степенью поляризации называется величина

clip image008 0002

где Imax и Imin – максимальная и минимальная компоненты интенсивности света, соответствующие двум взаимно перпендикулярным компонентам вектора clip image002 0011(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

§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

clip image010 0001

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

clip image012 0000Если на анализатор падает плоско поляризованный свет амплитудой Е и интенсивности I ( clip image014 0001), плоскость поляризации которого составляет угол φ с плоскостью анализатора, то падающее электромагнитное колебание можно разложить на два колебания; с амплитудами clip image016 0001и clip image018 0002, параллельное и перпендикулярное плоскости анализатора.

Читайте также:  какую функцию выполняет реле работы преобразователя на электропоезде эп2д

Сквозь анализатор пройдет составляющая параллельная плоскости анализатора, то есть составляющая clip image016 0002, а перпендикулярная составлявшая будет задержана анализатором. Тогда интенсивность прошедшего через анализатор света будет равна ( clip image020 0003):

clip image022 0001закон Малюса

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

clip image024 0002

clip image026 0002

clip image027

§ 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 clip image029в различных направлениях.

Анизотропные кристаллы подразделяются на одноосные и двуосные.

clip image031У 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:

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.

Источник

Лекция 18. Поляризация электромагнитных волн. Закон Малюса. Закон Брюстера.

Поляризованнымназывается электромагнитное излучение, в котором колебания вектора Е упорядочены. Например, в плоско- поляризованной волне световой вектор колеблется, все время оставаясь параллельным некоторой прямой в пространстве. Поэтому в процессе распространения все его мгновенные положения лежат в одной плоскости, называемой плоскостью колебаний. Естественный свет не является поляризованным, в нем колебания различных направлений беспорядочно сменяют друг друга.

Покажем, что естественный свет можно представить в виде суммы двух некогерентных электромагнитных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Для этого сначала рассмотрим результат сложения таких волн. Пусть вдоль оси z, направленной «на нас» распространяются два колебания, происходящие вдоль осей х и у и сдвинутые по фазе на d

image316

Результирующая напряженность является векторной суммой: Е=Еx+Еy (рис.65). Угол j между векторами Е и Еx определяется из очевидного соотношения:

image318. (199)

image324. (200)

image326
image330

которое называется законом Малюса. Интенсивность плоскополяризованного света убывает пропорционально квадрату косинуса угла между плоскостями колебаний и поляризатора.

Рис.67
image332

Практический интерес представляет последовательное прохождение естественного света через два поляризатора, так как эта ситуация реализована во многих оптических приборах. Пусть угол между поляризаторами j. Из первого поляризатора выйдет свет, интенсивность которого J составит половину интенсивности естественного; из второго, согласно (201), выйдет свет с интенсивностью J cos 2 j. Поэтому интенсивность света J после прохождения обоих поляризаторов

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Adblock
detector