Волновая оптика - Калитеевский Н.И.
ISBN 5-06-003083-0
Скачать (прямая ссылка):
" По терминологии, часто используемой в литературе по оптике, «обыкновенный луч поляризован в плоскости главного сечения».
115
щины пластинки d они выйдут из кристалла с той или иной разностью фаз 5. Известно, что если 5 = 0, п, . . ., то результирующей будет линейно поляризованная волна. Во всех остальных случаях должна получиться эллиптически поляризованная волна. Таким образом, имеется еще один способ получения эллиптически поляризованного света, точнее, перевода линейной поляризации в эллиптическую (возникновение эллиптически поляризованной волны при полном внутреннем отражении и отражении плоскополяризованного излучения от поверхности металла; см. § 2.4 и 2.5).
Рассмотрим несколько подробнее условия получения круговой поляризации, которая, как известно, является частным случаем эллиптической поляризации. Для возникновения циркулярно поляризованного света разность фаз 8 должна б^1ть равной (2k + 1)я/2. Но, кроме того, должны быть одинаковыми амплитуды двух взаимно перпендикулярных колебаний. Это достигается при определенной ориентации вектора Е в падающей волне относительно оптической оси кристалла. Нетрудно сообразить, что если угол между Е и плоскостью главного сечения равен 45°, то амплитуды обыкновенной и необыкновенной волн одинаковы и при 5 = (2k + 1)п/2 из кристалла выйдет волна, поляризованная по кругу. Именно так работает пластинка в четверть длины волны (рис.3.3), которую можно использовать как для превращения линейно поляризованной волны в волну, поляризованную
Е А N
Л/4
Поляризатор / О
ч
К-Ч
Анализатор
d(«„ " пе) - (2k + 1) А/4,
О'
3.3. Схема получения циркулярно поляризованного света при помощи четвертьволновой пластинки
ОО — оптическая ось пластинки
3.4. Схема измерения эллиптической поляризации при помощи клина
Внизу изображена система из двух клиньев, часто используемая в компенсаторах. Оптические оси поляризатора АА и клина оо находя тся под углом одна к другой
по кругу, так и для обратного перехода, что необходимо при анализе эллиптически поляризованного света (мы уже упоминали о такой методике в § 2.4). Проведем элементарный расчет оптической толщины такой пластинки. Как указывалось выше,
116
5 = (2k + l)n/2, но вместе с тем 5 = (2яД) (п0 - ne)d*, откуда d(n0 - пе) = (2k + 1H/4,
что и объясняет ее название.
Такие пластинки изготовляют обычно из кварца, а иногда и из тонких слоев слюды, которая, несмотря на то является двуосным кристаллом, может быть использована в этих целях. Свойства пластинки Х/4 легко проверить, поместив ее между двумя скрещенными поляризаторами. Если при вращении анализатора интенсивность прошедшего света не меняется, то толщина подобрана правильно — на выходе из пластинки йолучается циркулярно поляризованный свет. Добавив еще одну такую пластинку, можно снова перевести круговую поляризацию в линейную, в чем легко убедиться вращением анализатора. В подобных опытах, конечно, должно быть выдержано упомянутое выше условие, т. е. вектор Е в волне, падающей на пластинку, должен составлять угол п/4 с ее плоскостью главного сечения. Это достигается относительным вращением поляризатора и пластинки вокруг направления луча. Здесь следует указать, что если направление колебаний вектора Е в падающей волне совпадает с оптической осью пластинки Х/4 (или с направлением, перпендикулярным этой оси), то через пластинку пройдет лишь одна волна. В таком случае из пластинки выйдет линейно поляризованная волна.
Очень важно понять, что все эти эффекты наблюдаются при освещении пластинки линейно поляризованным светом. Если освещать ее естественным (неполяризованным) светом, то, конечно, эллиптической поляризации на выходе не будет. Это совершенно ясНо, так как естественный свет представляет собой излучение, в котором совершенно не скоррелирована разность фаз между взаимно перпендикулярными колебаниями. Поэтому внесение дополнительной разности фаз 5 ничего не может изменить в его характеристике.
Для преобразования эллиптически поляризованного света в линейно поляризованный ( а также для превращения линейной поляризации в эллиптическую с любым заданным значением 5) можно применять кристаллический клин, определенным образом вырезанный относительно его оптической оси (рис.3.4). Его использование позволяет скомпенсировать любую разность фаз. Поместив этот клин между двумя поляризаторами и осветив его точечным источником света, получаем на выходе систему темных
Учитывая, что скорость электромагнитной волиы в веществе и = с/п, легко показать, что запаздывание по фазе будет определяться произведением длины пути d на показатель преломления п, которое называют оптической длиной пути.
117
полос, параллельных его преломляющей грани и соответствующих значению 5 = kn. Введя после клина пластинку А./4, наблюдаем сдвиг полос.При освещении клина протяженным источником света необходимо установить дополнительную линзу, фокусирующую на экран полосы, локализованные на поверхности клина. Этот опыт позволяет понять действие устройств, применяемых для измерения степени эллиптичности излучения (компенсаторов). Обычно используются два таких клина, которые сложены вместе по скошенным плоскостям и могут перемещаться один относительно другого, создавая требуемую разность фаз между волнами, поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях. Перемещающиеся один относительно другого клинья эквивалентны пластине переменной толщины.
