Волны - Крауфорд Ф.
Скачать (прямая ссылка):
каждым источником поляроид так, чтобы один источник давал излучение,
линейно-поляризованное по х, и другой - излучение, линейно-поляризованное
по у. Если наблюдатель будет измерять поляризацию в течение временного
интервала меньшего, чем время когерентности (Av)-1, то он обнаружит
определенное состояние поляризации. Если он выполнит новое определение
поляризации через время большее, чем (Av)-1, то он обнаружит, что эти два
поляризационных состояния никак друг с другом не связаны. В частности,
наблюдатель найдет, что невозможно отличить это излучение от излучения,
которое существовало бы с одним источником без поляроида.
Определение понятия "неполяризованное излучение". Теперь мы подготовлены
к тому, чтобы понять смысл утверждения, что свет не поляризован.
Неполяризованный свет - это свет, две компоненты которого (например, х- и
г/-компоненты или компоненты с правой и левой круговой поляризацией)
излучаются независимо (их фазы не связаны, например, поляроидом), а
амплитуды и разность фаз обеих компонент поляризации измеряются
приборами, усредняющими по временному интервалу, который велик по
сравнению с временем когерентности (Av)-1. Не существует света, для
которого "неполяризованность" была бы его "внутренним" свойством.
Неполяризованный свет можно превратить в полностью поляризованный, если
изобрести аппаратуру, которая позволила бы производить измерения за столь
короткие интервалы времени, в течение которых разности фаз не меняются.
Измерение поляризации. Количественное описание "величины поляризации",
под которой подразумевается величина корреляции между фазами и
амплитудами, существующая в течение интервала измерения, может быть
выполнено следующим образом. Предположим, что мгновенное состояние
поляризации определяется параметрами Ег, Е2 и фь ф2, которые описывают,
соответственно, амплитуды и фазы составляющих поля Е по осям хну:
Ес = ei{a"t-k"2'>(xEtei4)t -\-уЕге1^). (62)
Само поле Е является вещественной частью этого выражения. Мы можем,
воспользовавшись интегралом Фурье, представить это выражение как
суперпозицию строго гармонических волн, занимаю-
13*
387
щих небольшой частотный диапазон. С таким же успехом выражение
(62) можно рассматривать как почти гармоническую волну с доминирующей
частотой (в0 и с амплитудами и фазами Elt Е2, фi и <р2, которые не
постоянны, а медленно изменяются со временем (непредсказуемым образом).
Теперь посмотрим, как получить величины Ег, Е2, ф! и ф2, измеряя только
интенсивность. (Слово интенсивность мы употребляем как синоним выражения
"поток энергии".) Эта величина имеет перед многими другими то
преимущество, что ее легче всего измерить. Допустим, что у нас есть
поляроиды, пластинки в!/Д и фотоумножитель для измерения потока фотонов
(число фотонов, падающих на единицу площади в одну секунду). Средний
поток фотонов пропорционален среднему значению классического потока
энергии, который в свою очередь пропорционален среднему за период
значению квадрата электрического поля. Предположим, что известна площадь
фотокатода и эффективность регистрации фотоумножителя. При этих условиях
мы можем определить среднее квадратичное значение электрического поля в
пучке света, падающего на фотокатод.
Время измерения. Назовем временем измерения Т интервал времени, в течение
которого происходит измерение всех интересующих нас констант Ег, Е2, ф! и
ф2. Если мы хотим выполнить измерения прежде, чем состояние поляризации
заметно изменится, то время Т должно быть мало по сравнению с временем
когерентности (Av)-1. Мы должны действовать так, чтобы иметь возможность
измерять все параметры одновременно. В этом случае время измерения Т
будет ограничено главным образом временем разрешения нашего прибора.
Время разрешения обыкновенного фотоумножителя близко к 10~9 сек. С его
помощью мы можем определить "мгновенную" поляризацию излучения, если
время когерентности больше 10-9 сек, т. е. равно, например, 10-8 сек.
Измерение четырех констант. Мы не будем входить в детали нашего
воображаемого опыта и объяснять, с помощью каких именно ухищрений его
можно выполнить за время Т порядка 10-8 сек. Мы просто опишем принципы
определения констант Ег, Е2 и (ф! - ф2). Следует помнить, что это долгое
описание относится к измерениям, которые нужно выполнить в очень короткое
время. Будем считать, что частота и направление распространения излучения
нам известны и что, кроме калиброванного фотоумножителя, мы имеем
идеальный поляроид и пластинку 1/i%. Методика определения постоянных
заключается в следующем:
1. Расположим поляроид перед фотоумножителем. Произвольно выберем
перпендикулярные оси х и у. Совместим ось пропускания поляроида с осью х
и измерим среднюю по времени скорость счета фотонов. Это измерение дает
Ер.
<?3>=>/*?!. (63)
388
2. Совместим ось пропускания с осью у и измерим скорость счета. Это
измерение дает Е2:
<?*> = V2?22. (64)
3. Повернем поляроид так, чтобы ось пропускания делила пополам прямой
