І. Жарықтың поляризациясы. Жоспар
жүктеу/скачать 69.94 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Полярланбаған жарық
Поляризациялану дәрежесі деп Р шамасын айтады.
мұндағы Іmax және Іmin - сәйкес жартылай поляризацияланған жарықтың максималь және минималь интенсивтілігі. Табиғи жарық үшін Іmax = Іmin және Р = 0. Жазық поляризацияланған жарық үшін Іmin= 0, Р = 1. Табиғи жарықтан жазық поляризацияланған жарықты тербелісті белгілі бағытта ғана өткізетін, поляризаторларды пайдалану арқылы алуға болады. Поляризатор ретінде Е тербелістеріне қатысты анизатропты орта пайдаланылады. 2. Полярланбаған жарықтан полярланған жарықты кейбір кристалдардың көмегімен алуға болады. Қазір бұл үшін поляроидтық қабыршақты пайдалануға болады(поляроидты 1929 жылы Эдвин Лэнд ойлап тапты). Бұл қабыршақ осьтері параллель етіп орналастырылған өте ұзын молекулалардың күрделі құрылымы болып табылады. Мұндай поляроид параллель саңылаулардың жиынтығы ролін атқарады да, ол бір жазықтықта полярланған жарықты толық, шығынсыз өткізеді де, Е θ Θс а) б) в) E=Ecos0 Түсетін толқын Тік поляроид Шыққан толқын 4- сурет оған перпендикуляр жазықтықта полярланған жарықты толық жұтып қояды. Жарықты өткізетін бағыт поляроидтың осі деп аталады. Егер жазық полярланған жарық осі поляризация бағытымен θ бұрыш жасайтын поляроидқа келіп түсетін болса, онда жарық поляроидтан кейін поляроидтың осіне параллель жазықтықта полярланады да, оның амплитудасы cosθ рет әлсіреген болады. Сөйтіп, поляроид арқылы поляризацияның тек поляроид осіне параллель компоненті ғана өтеді. Жарықтың интенситігі амплитуданың квадратына пропорционал болатындықтан, поляризатор арқылы өткен жазық полярланған шоқтың интенсивтігі І=Iocos2θ өрнекпен анықталады, мұндағы θ – поляризатор мен түсетін толқынның полярлану жазықтығының арасындағы бұрыш, Io – түсетін жарықтың интенсивтігі. Поляроидты полярланған жарықты алу үшін қажет поляризатор ретінде пайдалануға болады, себебі поляроид толқынның поляризациясы өзінің осіне параллель болатын компонентін ғана өткізеді. Поляроидты жарықтың полярланғандығын және қандай жазықтықта полярланғандығын білу үшін анализатор ретінде де пайдалануға болады. Егер жарық полярланған болса, онда поляроид – анализатор өз осінің бағдарына тәуелсіз түрде жарықтың бірдей мөлшерін ғана өткізеді. Егер жарық полярланған болса, онда поляроидты айналдырған кезде өтетін жарықтың интенсивтігі, егер полярлану жазықтығы поляроид осіне параллель болса, максимал да, ал поляроид осіне перпендикуляр болған кезде, минималь болады. Егер белгілі бір бағдар кезінде поляроид – анализатор арқылы өтетін жарықтың интенсивтігі нолге дейін түсетін болса, онда мұндай жарық толық полярланған. Егер жарықтың интенсивтігі жай минимумға дейін ғана төмендейтін болса, онда жарық – жартылай полярланған. Жарық жоқ Анализатор Поляризатор Полярланбаған жарық дегеніміз поляризациясы кездейсоқ бағытталған жарық болып табылады. Осы поляризациялардың әрбіреуін екі компонентке, өзара перпендикуляр болатын екі құраушыларға жіктеуге болады. Сөйтіп, полярланбаған жарықты амплитудалары бірдей, ал поляризация жазықтықтары өзара перпендикуляр болатын екі жазық полярланған жарық шоқтарынан тұрады деуге болады. 5 – суретте көрсетілгендей, полярланбаған жарық бірінші поляроид арқылы өткен соң, жазық полярланған болады. Ал екінші поляроид (анализатор) бұл компонентті өзі арқылы өткізбейді, себебі оның осі Полярланбаған жарық Аі бірінші поляроидтың осіне перпендикуляр. Мысалы, түсетін жарықты полярлайтын қасиетінің арқасында күннен сақтайтын поляроидтық көзілдіріктер полярланбаған жарықтың 50%-ін ұстап қалады. Шын мәнісінде әйнектің бояуының арқасында одан да көп мөлшерде ұстап қалады. А 3. Интенсивтігі Iтаб табиғи жарықты Т1 поляризаторы арқылы φ өткіземіз. Поляризатор жазықтығымен φ 6-сурет. Поляризатор жазықтығы бұрышын жасайтын жазықтықтағы Ат тербелістің А амплитудасын амплитудалары Аі=Acosφ және Ат=Asinφ жазықтығы екі тербеліске жіктеуге болады. Өткен толқынның интенсивтілігі Аі2=A2 cosφ пропорционал. Табиғи жарықта φ – дың барлық мәндері тең ықтималды, сондықтан поляризатор арқылы өткен жарық үлесі
Жазық поляризацияланған жарық жолына бірінші поляризаторға ψ бұрыш жасай, екінші Т2 поляризаторды қоямыз. Анализатор арқылы өткен І жарық интенсивтілігінің ψ бұрышына тәуелділігі Малюс заңы бойынша өзгереді: І=Iocos2ψ Сондықтан екі поляризатор арқылы өткен жарық интенсивтілігі: І=1/2 Iтабcos2ψ Осыдан, поляризатор параллель болғанда Imах=1/2 Iтаб және поляризаторлар айқасқан кезде Imin=0. ψ Іо Т1 Іоcos2 Т2 7- cурет
Шағылған сәуледе түсу жазықтығына перпендикуляр тербелістер, ал сынған сәуледе түсу жазықтығындағы тербелістер басым болады. Полярланбаған жарықтан полярланған жарықты алудың тағы бір тәсілі бар – ол шағылу. Жарық металл емес бетке кез келген бұрышпен түскен кезде, шағылған жарық негізінен шағылтқыш бетке параллель түрде жазық полярланған болып шығады. Басқаша айтқанда, шағылтқыш бетке жарықтың перпендикуляр су 8 - сурет жазықтықта полярланған компоненті түгелдей дерлік өтіп кетеді немесе жұтылады. Судың бетіне немесе жолға қараған кезде, поляроидтық көзілдірікті бұра отырып, оған жеңіл көз жеткізуге болады. Ашық беттердің көпшілігі горизонталь болғандықтан, поляроидтық көзілдіріктің осін вертикаль бағыттайды да, жарықтың ең интенсивтік компонентін өшіреді, осының арқасында шағылуларды азайтады. Шағылған жарықтың полярлану дәрежесі бұрышқа тәуелді болады: жарық тік түскен кезде, ол түк те полярланбаған, ал толық полярлану бұрышы θр деп аталатын бұрыш кезінде жарық толық полярланған болады. Толық полярлану бұрышы шекараның екі жағындағы орталардың сыну көрсеткіштерімен мынандай қатынасқа байланысты:
Мұндағы n1 – сәуле таралатын ортаның сыну көрсеткіші, ал n2 – шағылтқыш шекараның екінші жағында жатқан ортаның сыну көрсеткіші. Егер жарық ауада таралатын болса, онда n1=1, сөйтіп tg θр= n Толық полярлану бұрышын Брюстер бұрышы, ал бұл формуланы Брюстер заңы деп атайды. Бұл заңды шотланд физигі Дэвид Брюстер (1781-1858) 1812 жылы тәжірибе жүзінде ашқан болатын. Брюстер бұрышымен түскен кезде шағылған және сынған сәулелер 90° бұрыш түзеді, яғни θр+ θr=90° (9-сурет). 90° θр θр 9-сурет
Егер екі диэлектрикті бөлетін шекарадағы электромагниттік өріс үшін шекаралық шарттарды ескерсек, онда әртүрлі түсу бұрыштарында шағылған және сынған жарықтардың поляризациялау дәріжесін Максвелл теңдеулерінен есептеуге болады. Сәуленің қосарланып сынуы. Көптеген мөлдір орталарға жарықтың жылдамдылығы барлық бағыттарда бірдей болады. Мұндай орталарды изотопты деп атайды.Кейбір кристалдарға және ерітінділерге жарықтын жылдамдығы түрліше бағыттарға түрліше болады. Мұңдай орталар анизотроптық деп аталады. Оларды қосарланып сыну деп те атайды. 10-суретте сәуле кристалдың бетіне нормаль түседі және кристалдың оптикалық осі сурет жазықтығында жатыр. Сырған сәулелердің кәдімгі сәуле (о – сәуле; кәдімгі, байырғы) деп аталатын біреуі кристалл арқылы өтеді. Өзгеше сәуле (е – сәуле; ерекше, өзгеше) деп аталатын сынған екінші сәуле қайсібір бұрышқа бұрыла сынады. Байырғы сәуле Оптикалық ось Өзгеше сәуле 20 – сурет Сәуленің қосарланып сынуын түсіндіру үшін Гюйгенс принципін пайдаланамыз. 11 а – суреттегі кәдімгі толқынды қарастырайық. Гюгенстің екі элементар толқынының центрлері кристаллға кірер мезетте үшін толқын қапталында көрсетілген. Бұл элементар толқындар барлық бағыттарда бірдей жылдамдықтармен таралатын болғанлықтан, олар кристалл ішінде де сфералық болып қалады және тұра бағытта таралады. Оптикалық ось Өзгеше сәуле Жаңа фронт Оптикалық ось Байырғы фронт Бастапқы фронт 11, б - сурет. Гюгенстің элементарының қапталы эллипс түрінде болады. Элементар толқынның 1 сәулесі оптикалық оське перпендикуляр полярланған. 2,3,4 сәулелелер жай сәулеге қарағанда тезірек таралады, әрі 4 сәуленің таралу жылдамдығы максималь болады. Сондықтан толқын қапталы бір жаққа ығысқан болып шығады. Осы бағытта е-сәулесі таралатын болады. Полярланып түсетін жарық Кейбір қосарланып сындыратын кристаллдар полярланған компоненттердің біреуі екіншісіне қарағанда күштірек жұтады (12-сурет). Сызықтық полярланаған жарық 12 – сурет Мұндай кристаллдардың дихроизмі бар дейді. Егер дихроизмді кристалл жеткілікті қалың болса, онда полярланбаған жарықтың бір компоненті жұтылады да, кристалл арқылы өткен жарық полярланған болып шығады. Поляроидтық қабыршақтағы жағдай осы дихроизм құбылысына негізделген. Оптикалық анизотропты кристалда қосарланып сынбай өтетін бағыт кристалдың оптикалық осі деп аталады. е о 13 – сурет Жарық сәулесінің бағытымен және кристалдың оптикалық осі арқылы өтетін жазықтық кристалдың бас жазықтығы деп аталады. о- және е- сәулелері өзара перпендикуляр жазықтықта поляризацияланған. о - сәулесі кристалдың барлық бағытында бірдей жылдамдықпен тарайды. Vo=c/no Сәуленің қосарланып сыну құбылысы поляризациялаушы жабдықтарды поляризациялаушы призмалар мен поляроидтарды дайындауда пайдаланылады. Мысалы, Ниполь призмасында Исланд штатынан жасалған қос призма АВ бойымен кадалық бальзаммен желімделген. Кәдімгі сәуле толық шағылады, ал жазық поляризацияланған кәдімгі емес сәуле призмадан өтеді. жүктеу/скачать 69.94 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|