5. Поляризаторы и анализаторы. Призма Николя, поляроиды. Закон Малюса
Как было указано выше, поляризаторами называют устройства, позволяющие получить поляризованный свет из естественного. В качестве поляризаторов можно использовать стопу пластин из диэлектрика (стекла).
Двоякопреломляющие кристаллы непосредственно не используются в качестве поляризаторов, так как обыкновенный и необыкновенный лучи слишком мало разведены и даже перекрываются. Однако из этих кристаллов изготавливают специальные поляризационные призмы.
Рассмотрим наиболее распространенную призму, предложенную У. Николем (призма Николя, или просто николь).
Николь представляет собой призму из исландского шпата, разрезанную по диагонали и склеенную канадским бальзамом (смола канадской пихты). Показатель преломления канадского бальзама n = 1,550; это значение лежит между показателями преломления исландского шпата для необыкновенного и обыкновенного лучей. Это позволяет, подобрав определенным образом углы призмы, обеспечить полное отражение обыкновенного луча на границе с канадским бальзамом. Отраженный обыкновенный луч поглощается зачерненной нижней гранью или выводится из кристалла. Необыкновенный луч выходит из николя параллельно нижней грани.
В поляроидах поляризованный луч получают благодаря двойному лучепреломлению и дихроизму (неравномерному поглощению одного из лучей в турмалине или герапатите). Так, в пластинке турмалина толщиной около 1 мм обыкновенный луч практически полностью поглощается, и вышедший свет является плоскополяризованным.
Из мелких кристалликов герапатита выкладывают значительные площади на целлулоидной пленке. Для их ориентации используют электрическое поле. Такие устройства называют поляроидами.
Основным недостатком поляроидов по сравнению с николем являются их плохие спектральные характеристики. Белый свет после прохождения этих поляризационных устройств становится окрашенным, в то время как николь прозрачен для всей видимой част спектра. Достоинство поляроидов – большая поверхность, позволяющая использовать широкие световые пучки.
Устройство, служащее для получения поляризованного света, называется поляризатором, а для анализа поляризованного света применяют анализатор (второй поляризатор). Интенсивность света при прохождении через систему «поляризатор – анализатор» подчиняется закону Малюса:
IА =IП сos 2 α ,
где: IА – интенсивность поляризованного света, вышедшего из анализатора; IП – интенсивность света, вышедшего из поляризатора (падающего на анализатор); α – угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора.
Как видно из закона Малюса, при повороте анализатора относительно луча падающего поляризованного света, интенсивность вышедшего света изменяется от нуля до I0. Если при повороте анализатора относительно падающего луча как оси вращения интенсивность света, прошедшего через анализатор, не изменяется, то свет может быть естественным (или поляризованным по кругу). Если же интенсивность изменяется от максимума до нуля, то падающий свет – плоскополяризованный.
5. Какое устройство называется поляризатором? Приведите пример поляризатора.
5. Поляризатором называется устройство, предназначенное для выделения волны со строго определенной поляризацией. Примером поляризатора может служить тонкая щель.
Источник:
Решебник по физике за 10 класс (В.А.Касьянов, 2009 год),
задача №5
к главе «12. Механические волны. Акустика. §71. Периодические волны. Ответы на вопросы».
Какое устройство называется поляризатором? Приведите пример поляризатора
Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.
решение вопроса
Связанных вопросов не найдено
Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.
поделиться знаниями или
запомнить страничку
- Все категории
- экономические 43,679
- гуманитарные 33,657
- юридические 17,917
- школьный раздел 612,652
- разное 16,911
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
2) Поляризатор и анализатор. Закон Малюса.
Как получить поляризованный свет? Как известно, одиночный атом излучает поляризованный свет. Но этот свет очень слабый и непригоден для практического использования. Для этого нужен свет, излучаемый многими атомами. Но на практике невозможно в естественном источнике света заставить все атомы излучать свет в одной и той же плоскости поляризации. В данной ситуации существует единственный выход: пропустить свет через такое устройство, при прохождении через которое все плоскости поляризации будут отсечены кроме одной, которая совпадает с плоскостью пропускания данного устройства.
Такое устройство называется поляризатором. Таким образом, если естественный, и следовательно неполяризованный свет пропустить через поляризатор, то он на выходе станет поляризованным (рис.3)
Как известно, глаз не может различить, где поляризован свет, а где нет. Как же на практике отличить поляризованный свет от неполяризованного?
Для этого нужно взять ещё одно такое же устройство и поставить его на пути поляризованного луча света. Если плоскость пропускания совпадает с плоскостью поляризации луча света, то луч пройдёт весь, практически без потерь. Но если плоскость пропускания будет перпендикулярна плоскости поляризации, то луч света вообще не пройдёт. Такое устройство называется анализатором. С помощью анализатора можно узнать, поляризован свет или нет. Нужно только пропустить луч света через анализатор и при этом вращать его вокруг оси, совпадающей с падающим лучом. Если луч поляризован, то его интенсивность будет на выходе изменяться от нуля до максимума в зависимости от угла поворота. Если падающий луч не является поляризованным, то при вращении анализатора интенсивность вышедшего луча изменяться не будет.
Поляризатор и анализатор устроены совершенно одинаково, различаются только функцией и их можно менять местами.
Интенсивность выходящего из анализатора света подчиняется закону Малюса: I = I0 cos 2 рис.4) Здесь I – интенсивность поляризованного света, т.е. света, проходящего между поляризатором и анализатором; I0 — интенсивность света, вышедшего из анализатора; угол между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора.
Оптическая анизотропия. Двойное лучепреломление.
Как же осуществляется поляризация света? Оказывается, что некоторые монокристаллы обладают оптической анизотропией. Слово «анизотропия» обозначает неодинаковость каких – либо свойств по различным направлениям. Например, анизотропия прочности, означает, что в одном направлении тело разорвать легче, чем в другом; анизотропия теплопроводности выражается в том, что тело в одном направлении тепло проводит лучше, чем в другом. Оптическая анизотропия выражается в том, что скорость распространения света в теле в различных направлениях будет иметь различные значения. Кроме того, свет в различных направлениях будет неодинаково поляризоваться. Оптической анизотропией обладают монокристаллы некоторых веществ: исландский шпат, турмалин, кварц, герапатит и некоторые другие. Рассмотрим исландский шпат, который является наиболее ярким представителем данного класса кристаллов. Если в такой кристалл пустить естественный луч света, то в кристалле он разделится на два луча. Один из них подчиняется законам преломления и называется «обыкновенным» и обозначается буквой о. Другой луч не подчиняется законам преломления и называется «необыкновенным» и обозначается буквой е. Оба луча в кристалле распространяются с различными скоростями и при выходе из кристалла они оба оказываются полностью поляризованными, причём, их плоскости поляризации взаимно перпендикулярны. Однако в кристалле существует направление, в котором двойного лучепреломления не происходит, поляризация света тоже не происходит и оба луча, обыкновенный и необыкновенный движутся вместе и с одинаковыми скоростями. Такое направление называется оптической осью кристалла. На рис.5 она изображена пунктиром. Кристаллы бывают одноосные и двухосные. Они также бывают положительными ( vo>ve ) и отрицательные ( vove ) Из истории известно, что в давние времена, когда моряки впервые прибыли на остров Исландия, они там обнаружили кристаллы, при взгляде через которые все предметы казались раздвоенными. Это и было следствием двойного лучепреломления. В дальнейшем кристаллы исландского шпата нашли широчайшее применение в оптике.