Волны - Крауфорд Ф.
Скачать (прямая ссылка):
перпендикулярным углеводородным цепочкам) полностью проходит. Если
линейно-поляризованный свет с амплитудой электрического поля Е,
распространяющийся в направлении оси z, нормально падает на поляроид, и
если е - направление оси пропускания идеального поляроида, то через
поляроид проходит только компонента (Е-е) е. Прошедший поток энергии
/прош меньше падающего потока /пад в (Е-е)2/(Е2) раз:
/прош =/падcos2 0 = /пад(Ё.е)3, (51)
где Е=Е/|Е| - единичный вектор вдоль направления Е. Уравнение (51) часто
называют законом Малюса (см. рис. 8.5).
Мы знаем, что если два поляроида, оси пропускания которых ei и е2 взаимно
перпендикулярны, расположить друг за другом, то через такую систему свет
не пройдет. Однако если между этими поляроидами вставить третий поляроид,
направление оси которого не совпадает ни с еь ни с е2, то поле, прошедшее
через эту систему, не будет равно нулю. (См. задачу 8.3.) Вы убедитесь в
этом.экспе-риментируя с поляроидами или с поляроидными фотофильтрами.
Поляризация при рассеянии. В солнечный день посмотрите на голубое небо
через поляроид. Поднесите его близко к глазу, чтобы видеть через него
большую часть неба. Вращая поляроид, вы увидите, как на небе возникают
темные полосы. Это значит, что свет, приходящий от неба (солнечное
излучение, рассеиваемое молекулами воздуха), поляризован. Измерьте
(грубо) угол между линией, соединяющей вашу голову и область неба с
наиболее ярко выраженной поляризацией, и линией соединяющей солнце с этой
областью.
369
(Эта область при некоторых положениях поляроида будет наиболее
темной.) Вы обнаружите, что указанный угол равен (примерно) 90°.
Измерьте направление поляризации. (Ось пропускания поляроида можно найти,
рассматривая через него источник с известной поляризацией, например, если
смотреть на свет, отраженный от стекла, паркета или пластика,
покрывающего пол. Мы покажем, что отраженный свет поляризован в
направлении, параллельном плоской отражающей поверхности, т. е.
перпендикулярном плоскости падения.)
Объяснение поляризации голубого неба заключается в следующем. Пусть z -
направление распространения света от солнца
до данной молекулы воздуха (рис. 8.6). Электри-
ческое поле в солнечном излучении не поляризовано. (Чтобы убедиться в
этом, вырежьте небольшое отверстие в куске картона. Расположите картон
так, чтобы солнечный свет проходил через отверстие и на полу образовалось
яркое пятно. Накройте отверстие поляроидом и, вращая его, наблюдайте за
изменением интенсивности (яркости) пятна на полу. Не смотрите на солнце!)
Электроны в молекуле воздуха ведут себя подобно осциллятору, находящемуся
под действием падающего света. Поэтому их колебания представляют
суперпозицию движений вдоль осей х и у. Колеблющиеся электроны излучают
во всех направлениях, но их излучение неодинаково для разных направлений.
Из п. 7.5 мы знаем, что амплитуда и направление поляризации
электрического поля, излучаемого отдельным колеблющимся точечным зарядом,
зависят от проекции амплитуды движения колеблющегося заряда. Под
проекцией амплитуды мы подразумеваем амплитуду той компоненты движения
электрона, которая перпендикулярна направлению распространения z, т. е.
направлению от электрона к наблюдателю. Если вектор г направлен по у, то
наблюдатель видит только х-компоненту движения электрона. Поэтому
наблюдаемое им излучение будет полностью линейно-
поляризованным по х. В этом случае интенсивность излучения равна
половине интенсивности излучения в направлении z, когда наблюдателю
"видны" обе компоненты движения электрона. (В нашем примере трудно
смотреть в направлении - z, так как мы должны смотреть прямо на солнце.
Однако, наблюдая различные участки неба,
Рис. 8 6. Поляризация при рассеянии.
Ось у лежит в плоскости осей z иг. Наблюдатель видит полную проекцию
движения электрона на ось х и лишь часть проекции движения на ось у,
пропорциональную cos 0. При 0 = 90° рассеянное излучение полностью (на
100%) поляризовано по оси х.
370
можно заметить, что свет от неба вблизи солнца не поляризован. Также не
поляризован свет, попавший в ваш глаз после рассеяния на угол, близкий к
180°. Описанный процесс поляризации показан на рис. 8.6.
Интересно, что пчелы реагируют на поляризацию излучения. Информацию о
поляризации неба они используют для ориентации *). Некоторые люди тоже
могут чувствовать поляризацию, не прибегая к поляроидам; они видят пятна
Гайдингера **).
Деполяризация при многократном рассеянии. Механизм поляризации луча
прожектора, который при рассмотрении со стороны имеет синий оттенок,
аналогичен механизму поляризации голубого неба. В тумане луч прожектора
выглядит белым и теряет синий оттенок; в этом случае свет не поляризован.
Точно так же солнечный свет не поляризуется при отражении от белых
облаков, от сахара или от листа белой бумаги. Хотя единичное рассеяние
под подходящим углом может дать строго линейно-поляризованный свет, это
не означает, что большое число рассеяний улучшит дело. Свет, отраженный
