Волны - Крауфорд Ф.
Скачать (прямая ссылка):
хорошо разгладить для удаления пузырьков воздуха.) Передвигая стекло по
поверхности стола, меняйте угол падения света до тех пор, пока поляроид
не покажет вам, что отраженный свет полностью поляризован. Измерьте угол
падения света и получите показатель преломления по формуле Брюстера
tg0B=tt. В этом грубом опыте
399
угол измеряется с точностью в несколько градусов, но все же вам,
возможно, удастся обнаружить различие в угле Брюстера для стекла и
спокойной поверхности воды.
8.26. Опыт. Фазовые соотношения при зеркальном отражении света от стекла.
Попытаемся проверить соотношения, показанные на рис. 8.8. Кроме
предметов, использованных в опыте 8.25, нам нужен еще один поляроид,
который мы поместим между источником света и лежащим на столе стеклом.
Ось пропускания этого поляроида должна составлять угол 45° с
горизонталью. (Совет. Удобно сделать так: воткните угол поляроида в
пластилин или просто замазку, положив ее на предметное стекло микроскопа,
поверхность которого и будет отражающей поверхностью.) Будем смотреть на
поверхность стекла так, чтобы видеть источник света через первый
поляроид. Предположим, что ось пропускания поляроида направлена от
"направо вверх" к "налево вниз". Будем менять угол падения света
(передвигая по столу стекло с поляроидом или лампу) и для каждого угла
произведем с помощью второго поляроида анализ поляризации отраженного
света. Вы обнаружите, что, когда угол падения близок к нулю (почти
нормальное падение), отраженный свет поляризован в направлении от "налево
вверх" к "направо вниз". По мере перемещения стекла и приближения угла
падения к углу Брюстера поляризация остается линейной, но ее направление
поворачивается к горизонтальному. Оно становится горизонтальным при угле
Брюстера и продолжает свой поворот при переходе от угла Брюстера к
скользящему падению, приобретая направление от "вниз налево" к "вверх
направо". Таким образом, при переходе от нормального к скользящему
падению направление поляризации поворачивается на 90°, как предсказывает
рис. 8.8. (При нормальном падении условия отражения обеих компонент,
вследствие симметрии, почти совпадают, и поэтому направление поляризации
соответствует 45°. При скользящем падении обе компоненты отражаются почти
полностью и опять находятся в равных условиях. Поэтому поляризация снова
отвечает углу в 45°.) Интересно отметить, что поляризация при всех углах
падения остается линейной. Это значит, что между компонентами поля,
лежащими в плоскости падения и перпендикулярными к ней, нет других
сдвигов фаз, кроме 0° и 180°. Таким образом, при отражении падающей волны
импеданс оказывается чисто активным. Этого и следует ожидать при
отражении от прозрачной поверхности.
8.27. Опыт. Изменение фазы при отражении от метсыла. Этот опыт похож на
опыт 8.26, но вместо стекла нужно взять металл с ровной блестящей
поверхностью, например пластинку безопасной бритвы, нли кухонный широкий
нож, или любой хромированный или посеребренный предмет. Вам нужны два
поляроида и пластинка 1li%. Вначале проверьте, что свет, поляризованный
параллельно или перпендикулярно плоскости падения, сохраняет свою
поляризацию после отражения. (Действие поверхности в этом случае
аналогично действию задерживающей пластинки на свет, поляризованный
параллельно или перпендикулярно ее осям: пластинка никак не влияет на
поляризацию.) Повернем поляроид так, чтобы падающий свет оказался
поляризованным под углом 45° к плоскости падения. Установите такой угол
падения, при котором источник света находился бы на расстоянии 30 см от
стола, а металлическая поверхность - на расстоянии примерно метра от
источника. Теперь анализируйте отраженный свет с помощью поляроида и
пластинки 1li % (или с помощью кругового поляризатора, используемого как
анализатор). Вы обнаружите эллиптическую поляризацию. Меняя угол падения,
можно найти место, где отраженный свет имеет почти круговую поляризацию.
Если теперь немного повернуть поляризующий поляроид (на 5-10°), приблизив
его ось пропускания к вертикали, чтобы несколько увеличить параллельную
компоненту, вы сможете получить отраженный пучок, полностью
поляризованный по кругу. (Небольшой поворот необходим для компенсации
того, что параллельная компонента отражается не столь же полно, как
перпендикулярная компонента.)
Повернув поляризующий поляроид из положения оси пропускания "вверх
направо" в положение "вверх налево", вы измените спиральность отраженного
света.
Теперь дадим качественное объяснение нашим наблюдениям. Металл является
реактивной средой. Обе поляризационные компоненты падающего света отра-
400
жаются почти полностью. При этом возникает сдвиг фаз, соответствующий
времени, нужному, чтобы поля проникли в реактивную среду иа глубину
порядка длины экспоненциального ослабления и вышли обратно. Этот сдвиг
фаз различен для параллельной и перпендикулярной компонент поляризации.
Причина различия в следующем. У перпендикулярной компоненты электрическое
