Что такое плоскость поляризации

Поляризация

Виды поляризации. Волну, в которой направление колеба­ний светового вектора упорядочено каким-либо образом, на­зывают поляризованной. Если колебания вектора происходят только в одной плоскости, проходящей через луч, то мы имеем дело с плоско- (или линейно-) поляризованной волной. Плос­кость, в которой колеблется вектор , называют плоскостью поляризации (плоскостью колебаний светового вектора). Первоначально плоскость поляризации связывали с плоскостью, в которой колеблется вектор Н или В. Несмотря на то, что это устарело в некоторых учебниках до сих пор понятие «плос­кость поляризации» используется в прежнем смысле.

Другой вид поляризации заключается в том, что вектор вращается вокруг направления распространения волны одно­временно изменяясь периодически по модулю. При этом конец вектора Е описывает эллипс (в каждой точке среды). Такую волну называют эллиптически-поляризованной. Или поляризо­ванной по кругу, если конец вектора описывает окружность.

В зависимости от направления вектора различают правую и левую эллиптические (или круговые) поляризации. Если смотреть навстречу распространения волны, и вектор при этом поворачивается по часовой стрелке, то поляризацию назы­вают правой, в противном случае (если против часовой стрел­ки) — левой.

Эллиптически-поляризованная — это наиболее общий вид поляризации волны.

Несмотря на то, что световые волны и от обычных источни­ков поперечны, они, как правило, не обнаруживают асиммет­рии по отношению к направлению распространения. Такой свет называют естественным.

Естественный свет можно представить как наложение (сум­му) двух некогерентных плоско поляризованных волн с взаимно ортогональными плоскостями поляризации, что и показано на рис. 18 справа.

Поляризаторы. Из естественного света можно получить плос-кополяризованный с помощью приборов, называемых поляриза­торами. Эти приборы свободно пропускают колебания светового вектора, параллельные плоскости, которую мы будем называть плоскостью пропускания поляризатора. Колебания же, пер­пендикулярные к этой плоскости, задерживаются полностью или частично.

Разложим на компоненты:и пусть.

–уравнение траектории конца .

При будет– линейная поляризация.

При будет– эллиптическая поляризация. Если вдобавок, то поляризация круговая.

Поляризатор пропускает все волны, вектор в которых колеблется в определённом направлении (например,). Тогда, если, тои, т.к..

– закон Малюса.

Степень поляризации. Помимо плоскополяризованного и ес­тественного света существует еще «промежуточный» случай — частично-поляризованный свет. Его можно рассматривать как сумму естественной (ест) и плоскополяризованной (пол) составляющих, как показано на этом рисунке 19 справа.

Частично поляризован­ный свет характеризуют степенью по­ляризации Р, которую определяют как

Здесь и— максимальная и минимальная интенсивность перпендикулярных составляющих световой волны;— интенсивность поляризованной составляющей,— суммарная интенсивность неполяризованной и поляризованной составляющих.

О деполяризации. Иногда возникает обратная задача: поляризован­ный свет превратить в естественный, т. е. неполяризованный. Это можно достигнуть пропуская поляризованный свет через слой мелко истолченного стекла или кальку.

. Поляризация при отражении и преломлении

Закон Брюстера. Если угол падения естественного света на границу раздела двух прозрачных диэлектриков отличен от нуля, то отражен ный и преломленный пучки оказываются частично­поляризованными.

В отраженном свете преобладают ко­лебания вектора , перпендикулярные к плоскости падения, а в преломленном свете — параллельные плоскости падения. В пользу такого хода лучей можно привести граничные условия для тангенциальных составляющих напряженностей магнитного и электрического полей. Степень поляризации обеих волн (отраженной и преломленной) зависит от угла падения. При некотором значении угла падения отраженный свет ста­новится полностью поляризованным, и его плоскость поляриза­ции (плоскость колебаний вектора ) оказывается перпендику­лярной к плоскости падения.

Этот угол удовлетворяет сле­дующему условию:

,

Данное соотношение называют законом Брюстера, а угол — углом Брюстера или углом пол­ной поляризации. Здесь п₂ /п₁ — отно­шение показателей преломления вто­рой среды и первой (рис. 20).

Можно убедиться, что при падении света под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно ортогональны.

Без вывода. Из граничных условий для напряженностей полей на границе раздела двух сред получаем

1. ;
2. ;
3. ;
4. .

Соотношение интенсивностей можно получить отсюда возведя правые части в квадрат. Рассмотрим случай почти нормального падения, т.е. когда  и  – очень малые углы. Тогда и формулы преобразуются следующим образом:

1. ;
2. ;
3. ;
4. .

Коэффициент отражения . Коэффициент прохождения .

Плоскость поляризации. Степень поляризации.

Плоскость поляризации, это плоскость, проходящая через направление распространения линейно поляризованной электромагнитной волны и направление колебаний электрического вектора этой волны. Степенью поляризации частичного поляризованного света называется величина

.

При идеальном поляризаторе I_min = 0 и P = 1, свет плоскополяризован.

Закон Малюса.

Поставим на пути естественного света два поляроида, оси пропускания которых развернуты друг относительно друга на угол φ.

Вектор световой волны после первого поляроида будет параллелен PP. Этот поляроид называют поляризатором, т.к. после него естественный свет стал поляризованным.

После второго поляроида останется лишь вектор , параллельный P’P’ его оси пропускания:

.

Т.к. интенсивность света I ~ E 2 , то, после второго поляроида интенсивность будет

.

где I_I — интенсивность перед вторым поляроидом. Полученное соотношение между интенсивностями носит название закона Малюса.

Если I_I выразить через I₀, то закон Малюса примет вид:

.

——————————————————————————————————————— Закон Малюса — физический закон, согласно которому интенсивность световой волны, прошедшей анализатор, пропорциональна квадрату косинуса угла между плоскость поляризации световой волны и плоскостью пропускания анализатора.

интенсивность линейно поляризованного света после прохождения анализатора уменьшается пропорционально cos ?, где ? — угол, образованный плоскостями поляризации света и прибора. Установлен Э. Л. Малюсом в 1810 г.

Анализаторы и поляризаторы.

Поляризатор, устройство для получения полностью или (реже) частично поляризованного оптического излучения из излучения с произвольными поляризационными характеристиками (см. Поляризация света). Простейший поляризационный прибор и один из основных элементов более сложных таких приборов. Линейные П., дающие плоскополяризованный свет, — либо оптически анизотропные поляризационные призмы и поляроиды, либо оптические стопы изотропных пластинок, прозрачных в нужной области спектра. В качестве циркулярного П. для получения света, поляризованного по кругу, обычно применяют совокупность линейного П. и пластинки четверть длины волны (см. Компенсатор оптический). Любой П. может быть использован и как анализатор поляризованного излучения. См. также Поляризационные приборы.

Поляризатор — устройство, которое служит для преобразования естественного света в поляризованный.

Анализатор — устройство позволяющее определить плоскость поляризации.

Закон Брюстера.

Луч, падающий под определенным углом к отражающей поверхности, при отражении полностью поляризуется в плоскости, параллельной этой поверхности.

Закон Брюстера описывает линейную поляризацию света при отражении луча от поверхности. Согласно этому закону, при определенном угле падения свет полностью поляризуется параллельно отражающей поверхности, и величина этого угла зависит от свойств отражающего вещества. Угол падения, при котором происходит полная поляризация отраженного и преломленного света, называется углом Брюстера, и его тангенс равен коэффициенту преломления.-

10. Понятие о поляризации света, виды поляризации. Способы получения поляризационного света.

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы же излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными равнове­роятными колебаниями светового вектора (рис. 272, а; луч перпендикулярен плоскости рисунка). В данном случае равномерное распределение векторов Е(электр. напряженность) объясняется боль­шим числом атомарных излучателей, а равенство амплитудных значений векторов Е — одинаковой (в среднем) интенсивностью излучения каждого из атомов. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора Е (и, следовательно, Н(магнитная напряж)) называется естественным.

Свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, называется поляризованным. Так, если в результате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное (но не исключительное!) направление коле­баний вектора Е (рис. 272, б), то имеем дело с частично поляризованным светом. Свет, в котором вектор Е (и, следовательно, Н) колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу (рис. 272, в), называется плоскополяризованным (линейно поляризованным).

Поляризация света – процесс упорядочения колебаний вектора напряжённости электрического поля световой волны при прохождении света сквозь некоторые вещества (при преломлении) или при отражении светового потока.

Поляризатор – вещество (или устройство) служащее для преобразования естественного света в плоскополяризованный.

Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направление распространения этой волны, называется плоско­стью поляризации.

Плоскополяризованный свет является предельным случаем эллиптически поляризованного света — света, для которого вектор Е (вектор Н) изменяется со временем так, что его конец описывает эллипс, лежащий в плоскости, перпен­дикулярной лучу. Если эллипс поляризации вырождается в прямую (при разности фаз j, равной нулю или p), то имеем дело с плоскополяризованным светом, если в окружность (при j = ±p/2 и равенстве амплитуд склады­ваемых волн), то имеем дело с циркулярно поляризованным (поляризованным по кругу) светом.

Степенью поляризации называется величина

где I_max, и I_min — соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором. Для естественного света I_max=I_min и Р=0, для плоскополяризованного I_min =0 и Р=1.

Естественный свет можно преобразовать в плоскополяризованный, используя так называемые поляризаторы, пропускающие колебания только определенного направле­ния (например, пропускающие колебания, параллельные главной плоскости поляриза­тора, и полностью задерживающие колебания, перпендикулярные этой плоскости).

Способы получения поляризационного света.

1. С помощью отражения от поверхности изотропного диэлектрика (стекло, вода и пр.). При некотором угле падения деполяризованной световой волны на такое зеркало, отраженный свет является линейно поляризованным. Тангенс угла падения в этом случае равен относительному показателю преломления вещества, из которого сделано зеркало. Этот угол называется углом полной поляризации или углом Брюстера и для стекла равен ~ 57 . Плоскость поляризации отраженной волны при падении под углом Брюстера перпендикулярна к ее плоскости падения.

2. С помощью поляризационных призм, изготовленных из прозрачных анизотропных кристаллов, или с помощью поляроидных пленок.

11. Тепловое излучение. Основные характеристики теплового излучения. Законы теплового излучения: Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Абсолютно черное тело.

Тела, нагретые до достаточно высоких температур, светятся. Свечение тел, обусловлен­ное нагреванием, называется тепловым (температурным) излучением. Тепловое излуче­ние, являясь самым распространенным в природе, совершается за счет энергии тепло­вого движения атомов и молекул вещества (т. е. за счет его внутренней энергии) и свойственно всем телам при температуре выше 0 К. Тепловое излучение характеризу­ется сплошным спектром, положение максимума которого зависит от температуры. При высоких температурах излучаются короткие (видимые и ультрафиолетовые) элект­ромагнитные волны, при низких — преимущественно длинные (инфракрасные).

Тепловое излучение — практически единственный вид излучения, который может быть равновесным(тело в единицу времени будет поглощать столько же энергии, сколько и излучать).

Количественной характеристикой теплового излучения служит спектральная плот­ность энергетической светимости (излучательности) тела — мощность излучения с еди­ницы площади поверхности тела в интервале частот единичной ширины:

(Дж/м 2 ).

где d — энергия электромагнитного излучения, испускаемого за единицу време­ни (мощность излучения) с единицы площади поверхности тела в интервале частот от n до n+dn.

Интег­ральную энергетическую светимость (интегральную излучательность) (ее называют про­сто энергетической светимостью тела) можно вычислить, просуммировав по всем частотам:

Способность тел поглощать падающее на них излучение характеризуется спект­ральной поглощательной способностью

показывающей, какая доля энергии, приносимой за единицу времени на единицу площади поверхности тела падающими на нее электромагнитными волнами с частота­ми от n до n+dn, поглощается телом. Спектральная поглощательная способ­ность — величина безразмерная.

Тело, способное поглощать полностью при любой температуре все падающее на него излучение любой частоты, называется черным. Следовательно, спектральная поглощательная способность черного тела для всех частот и температур тождественно равна единице (). Абсолютно черных тел в природе нет, однако такие тела, как сажа, платиновая чернь, черный бархат и некоторые другие, в определенном интервале частот по своим свойствам близки к ним.

Идеальной моделью черного тела является замкнутая полость с небольшим отвер­стием О, внутренняя поверхность которой зачернена. Луч света, попавший внутрь такой полости, испытывает многократные отражения от стенок, в результате чего интенсивность вышедшего излучения оказывается практически равной нулю.

1) Отношение спектральной плотности энергетической светимости к спектральной поглощательной способности не зависит от природы тела; оно является для всех тел универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры (закон Кирхгофа):

2) закон Стефана — Больцмана,

т.е. энергетическая светимость черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры; s — постоянная Стефана — Больцмана: ее экспери­ментальное значение равно 5,67×10 –8 Вт/(м 2 × К 4 ).

3) Немецкий физик В. Вин (1864—1928), опираясь на законы термо- и электродинами­ки, установил зависимость длины волны l_max, соответствующей максимуму функции r_l,T, от температуры Т. Согласно закону смещения Вина,

т. е. длина волны l_max, соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости r_l,T черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре, b — постоянная Вина; ее экспериментальное значе­ние равно 2,9×10 –3 м×К.

1. Квантовая гипотеза и формула Планка. Связь формулы Планка с классическими законами теплового излучения. Понятие об оптической пирометрии.

Выражение для спектральной плотности энергетической светимости черного тела было найдено в 1900 г. немецким физиком М. Планком. Для этого ему пришлось отказаться от установившегося поло­жения классической физики, согласно которому энергия любой системы может изме­няться непрерывно, т. е. может принимать любые сколь угодно близкие значения. Согласно выдвинутой Планком квантовой гипотезе, атомные осцилляторы излучают энергию не непрерывно, а определенными порциями — квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте колебания (см. (170.3)): где h= 6,625×10 –34 Дж×с — постоянная Планка. Так как излучение испускается порци­ями, то энергия осциллятора e может принимать лишь определенные дискретные значения, кратные целому числу элементарных порций энергии e₀: В данном случае среднюю энергию áeñ осциллятора нельзя принимать равной kT. В приближении, что распределение осцилляторов по возможным дискретным состояниям подчиняется распределению Больцмана (§ 45), средняя энергия осциллятора а спектральная плотность энергетической светимости черного тела Таким образом, Планк вывел для универсальной функции Кирхгофа формулу которая блестяще согласуется с экспериментальными данными по распределению энергии в спектрах излучения черного тела во всем интервале частот и температур. Законы теплового излучения используются для измерения температуры раскаленных и самосветящихся тел (например, звезд). Методы измерения высоких температур, использующие зависимость спектральной плотности энергетической светимости или интегральной энергетической светимости тел от температуры, называются оптической пирометрией. Приборы для измерения температуры нагретых тел по интенсивности их теплового излучения в оптическом диапазоне спектра называются пирометрами. В зави­симости от того, какой закон теплового излучения используется при измерении тем­пературы тел, различают радиационную, цветовую и яркостную температуры.

1. Радиационная температура — это такая температура черного тела, при которой его энергетическая светимость R_e равна энергетической светимости R_T исследуемого тела.
2. Цветовая температура. Для серых тел (или тел, близких к ним по свойствам)

1. Яркостная температуряТ_я— это температура черного тела, при которой для определенной длины волны его спектральная плотность энергетической светимости равна спектральной плотности энергетической светимости исследуемого тела, т. е.

1. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект. Давление света. Эффект Комптона и его теория.

Различают фотоэффект внешний, внутренний и вентильный. Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект наблюдается в тве­рдых телах (металлах, полупроводниках, диэлектриках), а также в газах на отдельных атомах и молекулах (фотоионизация). Принципиальная схема для исследования фотоэффекта приведена на рис. 289. Два электрода (катод К и анод А) в вакуумной трубке подключены к бата­рее так, что с помощью потенциометра R можно изменять не только значение, но и знак подаваемого на них напряжения. Ток, возникающий при освещении катода монохроматическим светом (через кварцевое окошко), измеряется включенным в цепь миллиамперметром. Облучая катод светом различных длин волн, Столетов установил следующие закономерности, не утратившие своего значения до нашего времени: 1) на­иболее эффективное действие оказывает ультрафиолетовое излучение; 2) под действи­ем света вещество теряет только отрицательные заряды; 3) сила тока, возникающего под действием света, прямо пропорциональна его интенсивности.

Плоскость поляризации

плоскость, проходящая через направление распространения линейно поляризованной электромагнитной волны (см. Поляризация волн, Поляризация света) и направление колебаний электрического вектора этой волны. П. п. Поляризатора совпадает с П. п. пропускаемых им волн (лучей) света.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Плоскость поляризации» в других словарях:

• ПЛОСКОСТЬ ПОЛЯРИЗАЦИИ — плоскость, проходящая через направление колебаний электрич. вектора линейно поляризованной световой волны (см. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА) и направление распространения этой волны. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный… … Физическая энциклопедия
• плоскость поляризации — Плоскость, проходящая через направление распространения линейно поляризованного оптического излучения и направление его электрического вектора. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN plane of polarization DE… … Справочник технического переводчика
• плоскость поляризации — 3.4 плоскость поляризации: Плоскость, проходящая через электрический вектор и направление распространения электромагнитной волны. Источник: ГОСТ Р 8.710 2010: Государственная система обеспечения единства измерений. Поляриметры и сахари … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• плоскость поляризации — poliarizacijos plokštuma statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Plokštuma, išvesta per plokščiai poliarizuotos elektromagnetinės bangos sklidimo kryptį ir elektrinio vektoriaus virpėjimo kryptį. atitikmenys: angl. plane of… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
• плоскость поляризации — poliarizacijos plokštuma statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Plokštuma, statmena tiesiai poliarizuotos šviesos elektrinio lauko stiprio vektoriaus virpesių krypčiai. atitikmenys: angl. plane of polarization; polarization… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
• плоскость поляризации — poliarizacijos plokštuma statusas T sritis chemija apibrėžtis Plokštuma, statmena tiesiškai poliarizuotos šviesos elektrinio lauko stiprio vektoriaus virpesių krypčiai. atitikmenys: angl. polarization plane rus. плоскость поляризации … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
• плоскость поляризации — poliarizacijos plokštuma statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. plane of polarization vok. Polarisationsebene, f rus. плоскость поляризации, f pranc. plan de polarisation, m … Fizikos terminų žodynas
• плоскость поляризации радиоволны — плоскость поляризации Плоскость, в которой лежат вектор напряженности электрического поля и направление распространения радиоволны. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины распространение радиоволн Синонимы плоскость поляризации … Справочник технического переводчика
• ПЛОСКОСТЬ ПОЛЯРИЗАЦИИ — плоскость, проходящая через направление распространения и направление колебаний электрич. вектора в линейно поляризов. электромагнитной волне (см. Поляризация волн, Поляризация света). Прежде эту плоскость наз. плоскостью колебаний, а под П. п.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
• Плоскость поляризации радиоволны — 36. Плоскость поляризации радиоволны Плоскость поляризации Источник: ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации