Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Вышеизложенная весьма краткая информация о голографии и особенно о ее
применениях должна быть существенно дополнена и расширена самими
студентами. В качестве литературы можно предложить книги Ю. И.
Островского "Голография и ее применения" (Л., 1973), монографию Л. М.
Сороко по теории голографии "Основы голографии и когерентной оптики" (М.,
1971), недавно вышедшую книгу зарубежных ученых Р. Кольера и других
"Оптическая голография" (М., 1973) и т. д.
Глава IX ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
Явления интерференции и дифракции наблюдаются как для поперечных, так и
для продольных волн. Вместе, с тем существуют явления, для которых
поперечность световых волн имеет принципиальное значение. К таким
явлениям относится явление поляризации света.
§ 1. ПОПЕРЕЧНОСТЬ СВЕТОВЫХ ВОЛН.
ЛИНЕЙНО-ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ
Из теории Максвелла следует, что свет лвдаехся..поперечной
.электромагнитной волной - электрический и магнитный векторы в световой
волне колеблются перпендикулярно направлению распространения.
Поперечность световых волн была известна, однако, еще до появления
электромагнитной теории Максвелла. Уже в опытах по обнаружению двойного
лучепреломления в кристалле исландского
Рис. 9.1 Рис. 9.2
шпата (Бартолини, 1670 г.), по исследованию изменения интенсивностей
лучей, полученных при двулучепреломлении при разных взаимных
расположениях двух кристаллов (Гюйгенс, 1690 г.), и по исследованию
отраженного света от стеклянной поверхности (Ма-люс, 1808 г.) фактически
имела место поляризация света (хотя сущность этого явления в те времена
еще не была понята). Поперечность световых волн экспериментально была
доказана впервые Юнгом на основе опытов Френеля и Араго (1816 г.) по
интерференции поляризованных световых волн.
Рассмотрим следующий опыт. Направим свет перпендикулярно поверхности
кристалла турмалина 7\ (рис. 9.1), вырезанного параллельно так называемой
оптической оси 00*. Вращая кристалл
* Определение оптической оси даио в § 3 данной главы.
224
вокруг оси луча, проследим за изменением интенсивности света, прошедшего
сквозь него. _Как показывает опыт, такое вращение кристалла не приводит к
изменению интенсивности прошедшего через него света. Если на пути луча
поставить второй, идентичный и параллельный первому кристалл турмалина Т2
(рис. 9.2), то при вращении одного из них (Ту или Т2) вокруг оси луча
интенсивность прошедшего сквозь эти пластинки света меняется в
зависимости
от угла а между осями 00 и Qi01 кристаллов согласно закону,
установленному~Малюсом:
/ = /о cos2 а, (9.1)
где /0 и / ¦- соответственно интенсивности падающего на второй кристалл и
вышедшего из него света.
Наблюдаемые явления можно объяснить, если предположить, что: 1) свет
является поперечной волной, 2) кристалл турмалина пропускает лишь свет с
колебаниями электрического вектора, происходящими в направлении,
параллельном оптической оси кристалла, полностью поглощая при этом свет с
колебаниями электрического вектора в перпендикулярном оси кристалла
направлении. Действительно, поскольку в падающих на поверхность кристалла
Ту световых волнах электрический вектор колеблется по всевозможным
направлениям, то при вращении кристалла Ту вокруг оси луча всегда
найдутся колебания вдоль пропускающего направления кристалла и,
следовательно, интенсивность света, прошедшего через кристалл, не
изменится.
Свет со всевозможными одинаково вероятными колебаниями электрического
вектора называется естественным светом. В вышедшем из кристалла свете
колебания электрического вектора происходят в одном направлении. .Такой
свет называется линейно- или плоскополяризованным. Термин "поляризация" в
применении к световым волнам впервые введен Малюсом, хотя, как уже было
отмечено, сущность явления поляризации света не была им выяснена.
Предположим, что электрический вектор Е0 в вышедшем из первого кристалла
световом луче направлен так, как показано на рис. 9.3. Очевидно, что
величина электрического вектора света, прошедшего через второй кристалл,
будет Е = Е0сот. Так как интенсивность есть величина, прямо
пропорциональная квадрату амплитуды (/ ~ Е2), то получим соотношение / =
/0cos2a, выражающее закон Малюса. Интересно отметить, что Малюс свой
закон вывел совершенно иным способом, основываясь на корпускулярных
представлениях о природе света. Тщательно проведенные Араго опыты по
фотометрическому измерению подтвердили формулу Малюса.
I-V I /
v
Рис. 9.3
8 Годжаев Н М
225
Заметим, что первая пластинка кристалла турмалина Тъ превратившая
естественный сиет в линейно-поляризованный, называется поляризатором.
Вторая пластинка кристалла турмалина Т.,, производившая анализ света,
вышедшего из первого кристалла, называется анализатором. Такое деление,
безусловно, является относительным. Если пропускать свет в
противоположном направлении, то кристалл Т2 будет играть роль
поляризатора, а кристалл Тг - роль анализатора.
§ 2. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА ПРИ ОТРАЖЕНИИ И ПРЕЛОМЛЕНИИ НА ГРАНИЦЕ ДВУХ
