Волны - Крауфорд Ф.
Скачать (прямая ссылка):
угол межДу осями х и у. Обозначим это направление ё. Единичный вектор ё
равен
= (65)
Компонента электрического поля, пропускаемая поляроидом, является
скалярным произведением ё на поле Е. Используя комплексное выражение для
Ес, получим из уравнений (65) и (62)
ё*Ес(г, /) = е*((В°*-*"г> . (66)
Измеряемый в этом случае поток фотонов определяет следующую величину:
<(ё'Е)2> =i?| + ?l^2cos(9l -ф2) . (67)
Поскольку мы уже определили Е\ и E\{Ei и ?2- вещественные положительные
числа) из выражений (63) и (64), то выражение (67) позволяет определить
cos (ф! - ф2).
Чтобы определить разность фаз, надо знать и sin (ф! - ф2). (Как правило,
нас интересует именно эта разность ф]. - ф2.) Используем для этого
пластинку в J/4 X:
4. Поляроид оставим в старом положении (т. е. угол между осью ё и осями х
или у равен 45°). Уравнение (66) определит в этом случае прошедшее поле.
Теперь впереди поляроида поставим пластинку в у4 X так, чтобы ее
медленная ось была направлена по х или у. Для определенности будем
считать, что медленная ось направлена по у. В этом случае в выражении
(62) для Е2 фазу ф2 следует заменить на ф2 - VaJt. (Обе фазы, ф4 и ф2,
получат постоянный сдвиг, которым мы не интересуемся.) Соответственно в
уравнении (66) ф2 заменится на ф2 - 1/2 п. Теперь измерим поток фотонов,
прошедший через пластинку вг/2Х и поляроид. Выражение для потока имеет
вид, подобный уравнению (67), но ф2 заменено на Ф2 - У2 я. Таким образом,
имеем
<(ё-Е)2> = у ~Et + ~E22 - E1E2sin((fl - (f2) . (68)
Мы полностью определили Ег, Ег и ф]. - ф2, сделав измерения,
представленные выражениями (63), (64), (67) и (68). Это именно те
результаты, которые можно получить, если время измерения Т мало по
сравнению с временем когерентности.
Как мы уже говорили, если пучок света, прежде чем попасть на детектор,
проходит через поляризатор (линейный или круговой), то время
когерентности поляризации будет больше (Av)-1. Это
389
время будет равно бесконечности, если не убирать поляроид. В этом случае
вы сможете медленно проделать все описанные выше измерения. Кстати,
вместо фотоумножителя в этом случае можно использовать и глаз. Вы должны
научиться определять с помощью поляроидов поляризационное состояние
источника света неизвестной поляризации. Если источник дает свет с
линейной, круговой или эллиптической поляризацией и его время
когерентности больше, чем несколько минут, необходимых вам для измерений,
то вы можете полностью определить поляризационное состояние с помощью
глаза, поляроида и пластинки в 1jiK. (Можно использовать также круговой
поляризатор и пластинку в 72 ^..)
Описанные нами измерения, необходимые для определения поляризации,
являются очень общими, и в большинстве практических случаев они вряд ли
необходимы. Так, например, если свет линейно поляризован, то неразумно
использовать две декартовы оси х, у. В этом случае ось х можно совместить
с направлением поляризации, и тогда понятие разности фаз ф].- ф2
неуместно, так как амплитуда колебаний по у равна нулю. Точно так же,
если вы обнаружили, например, что свет имеет правую круговую поляризацию,
то неразумно описывать его с помощью понятия о линейной поляризации
(использованного в описанном выше общем случае).
Круговой поляризатор. Чтобы получить круговой поляризатор, нужно на
линейный поляризатор (поляроид) наклеить пластинку в 1/4Л,. Ось
пропускания поляроида должна образовать угол в 45° с оптическими осями
пластинки в1/^. "Вход" кругового поляризатора находится со стороны
поляроида, а "выход"-со стороны пластинки в 111К. Если на вход этого
устройства направить неполяризованный свет от лампы, то на выходе будем
иметь свет с определенной, например левой, спиральностью *). Таким
образом, поляроид пропускает лишь ту часть излучения, которая создана
круговым движением электронов, происходящим против часовой стрелки, если
смотреть на источник света. Если после кругового поляризатора поставить
пластинку в1/^, то свет с левой спиральностью превратится в свет с правой
спиральностью. Аналогично, если свет с левой спиральностью отразится при
нормальном падении от зеркала, он станет светом с правой спиральностью.
Круговой поляризатор можно использовать как анализатор. Он пропустит свет
с такой же спиральностью (направлением вращения вектора Е), какую он сам
создает, но поглотит свет с противоположной спиральностью. Понять это
можно из следующих рассуждений.
Величина и знак сдвига фазы медленной линейно-поляризованной компоненты
относительно быстрой компоненты не зависят от того, в каком направлении
(прямом или обратном) проходит свет через пластинку в 1/4Я,. Когда свет
проходит через круговой поляроид
*) Здесь и дальше имеется в виду определение левой и правой круговой
поляризации, принятое в оптике (правило винта).
390
в прямом направлении, то система из линейного поляроида и следующей за
ним пластинки в V4 Я образует свет, поляризованный по кругу, с
направлением вращения вектора Е от оси f к оси s. Если этот свет
