Поляризация света и поляризаторы. Для курса "Информатизация образовательного процесса"

1. Поляризация света и
поляризаторы
Работа представлена Гулькиным Д.,
6 курс, Физический факультет
2014 г.

2. Определение поляризации
• Плоская волна, распространяющаяся вдоль оси z, может
колебаться либо вдоль оси x (Ex, Hy), либо вдоль y (Ey, Hx). Эти
две поперечные волны отличаются друг от друга
направлениями векторов E и H или, как говорят,
направлениями поляризации.
• Такие волны называются линейно поляризованными, так как
при фиксированном значении z вектор E все время находится в
одной плоскости и движется по прямой линии. Плоскость, в
которой лежат вектор E и единичный вектор n,
характеризующий направление распространения волны
называют плоскостью поляризации. Линейно поляризованные
волны также называют плоско поляризованными.

3. Плоская электрическая волна
• В общем случае плоская гармоническая
волна E может иметь обе отличные от нуля
компоненты Ex, и Ey. Тогда E можно
записать в виде суперпозиции двух волн
( , ) ( , ) ( , ), 0 0 E t z x E t z y E t z x y  
0 0 x , y
где — единичные орты,
направленные вдоль соответствующих
осей, и
E ( t , z )  A cos(  t  kz


),
1 1
x
E t z A t kz
( , )  cos(   

)
2 2
y

4. Уравнение эллипса поляризации
• Находя уравнение траектории E(t,z) в
плоскости z=const можно получить
основное уравнение эллипса, вписанного в
треугольник, стороны которого
параллельны осям x, y и имеют длины
• Ориентация эллипса зависит от величины
разности фаз ψ
1 2 2A ,2A
2
E
Ex y E
x y
2 cos( ) sin ( ) 2 1
2 1
1 2
2
2
2
1

         


  

 



  
A
A
E
A
A

5. Пространственная структура
эллиптически поляризованной
волны

6. Линейная поляризация
  (  )  m 2 1
• Если разность фаз,
где
m  0,1,2,
то эллипс переходит в прямую, описываемую
уравнением
E A
m
x  
1 ( 1)
A
2
E
y
В этом случае волна является линейно или
плоско поляризованной.

7. Как получить поляризованное
излучение?
Существует много разных способов получения поляризованного
света.
Устройства, которые позволяют получать поляризованное
излучение, называют поляризаторами.
Простейшим примером поляризатора является поляроид. Он
состоит из тонкого слоя маленьких кристаллов герапатита
(соль йода и хинина), выстроенных своими осями
параллельно друг другу. Эти кристаллы поглощают свет, когда
колебания происходят вдоль оси, в направлении которой
выстроены кристаллы, и почти не поглощают света, когда
колебания совершаются в перпендикулярном направлении.
Направление, перпендикулярное направлению, вдоль
которого выстроены молекулы, называют осью свободного
пропускания поляроида. Если поле E направлено вдоль этой
оси, то свет проходит практически без поглощения.

8. Моделирование поляризатора света

9. Основные типы поляризации
По оси X По оси Y Фаза поляризации Название
Есть - - Линейная S
поляризация
- Есть - Линейная P
поляризация
Есть Есть Движется по
часовой стрелке
Право-
циркулярная
поляризация
Есть Есть Движется против
часовой стрелки
Лево-циркулярная
поляризация

10. Следствие
• Очевидно, что два поляроида с осями,
расположенными перпендикулярно друг
другу, не пропускают света. Но если между
ними поместить третий поляроид, ось
которого направлена под углом 45◦ к осям
двух других, часть света пройдет через такую
систему, хотя известно, что поляроид только
поглощает свет, создавать свет он не может.
Тем не менее, поставив третий поляроид под
углом 45◦, мы увеличиваем количество
прошедшего света. Это похоже на фокус.