Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Портис А. -> "Физическая лаборатория" -> 72

Физическая лаборатория - Портис А.

Портис А. Физическая лаборатория. Под редакцией Русакова Л.А. — М.: Наука, 1972. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): fizlab1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 116 >> Следующая

*) См. Е. Н. Land, Some Aspects of the Development of Sheet Polarizers, Journal of the Optical Society of America 41, 957 (1951), а также библиографию «Resource Letter PL-1 on Polarized Light», American Journal of Physics 30, 227 (1962). Некоторые из этих статей имеются в сборнике «Polarized Light» (American Institute of Physics, New York, 1963).
229
скрещенными поляризаторами. При каком положении промежуточного поляризатора проходящий поток максимальный?
Если бы в этом опыте использовался когерентный источник микроволнового излучения, то интерпретация наблюдаемых явлений была бы очень простой. Первый поляризатор действует подобно горизонтальному каналу за границей пропускания. В результате прошедшая волна имеет вертикальную поляризацию. В случае, изображенном на рис. 4, г, через второй поляризатор может пройти
Ф ф
Рис. 5- Рис. 6.
компонента волны, перпендикулярная плоскости второго канала. Поэтому проходящий поток равен
0>=cos2 (45)
как показано на рис. 5. В случае (е), где имеется третий поляризатор, ориентированный нормально к первому, поток уменьшится из-за дополнительного множителя sin2
0> = cos2'f)sinB'& = ^-sin22'fr, (46)
как показано на рис. 6.
С точки зрения фотонных представлений появление каждого отдельного фотона является независимым событием, и мы не можем использовать понятия электрического и магнитного полей в класси* ческом смысле. Нам нужно исходить из квантовомеханической теории, которая носит вероятностный характер.
Мы можем сказать, что идеальный поляризатор без потерь пропускает фотоны, которые находятся в одном определенном состоянии поляризации. Фотоны, которые находятся в ортогональ? ном состоянии поляризации, полностью поглощаются поляризатор ром. Что произойдет, если направление поляризации падающего фотона составляет угол •& с осью поляризатора? Мы знаем, что состояние поляризации прошедших фотонов определяется поляризатором. Поэтому состояние поляризации падающего фотона изме» няется в процессе прохождения через поляризатор. Эффективность этого процесса cosa&. Оставшаяся часть фотонов sin2 4 переходит в другое состояние поляризации и поглощается. Матричная алгебра, которую мы применяли раньше, может быть прекрасно исполь-
230
зована и в этом случае. Представим единичный поток фотонов в х-состоянии поляризации волновой функцией
*=©¦ (47)
Подобно этому фотон в (/-состоянии поляризации представится волновой функцией вида
1W2 = (i). (48)
Для фотонов в промежуточном состоянии линейной поляризации мы напишем
'cos ^
*4eta*J- (49)
Неполяризованный пучок с единичным потоком может быть представлен в виде
/cos6 \
i|) = cos 6 ¦ ip0 + sin б ¦ Крп/2 = I sin б ), (50)
где б — переменная величина, меняющаяся случайным образом, как это обсуждалось раньше. (Отметим, что для того, чтобы различить поляризованный пучок, определяемый формулой (49), от неполяр изованного (50), недостаточно знать поток для двух состояний поляризации. Мы должны также использовать амплитуду фотона.) Теперь для того, чтобы учесть действие второго поляризатора (рис. 4, г), надо спроектировать начальное направление поляризации х на направление х', угол между которыми равен д. Как следует из (43),
п , / cos2¦& sin ФCOS<Л / А _/COS<Л /е,.
*| = р«* = ^1пвсмЛ ,,„,<> ){o) = cos%m<>) -(5,)
Выражение (51) характеризует фотоны, поляризованные под углом fr, поток которых равен cos2 О, как и ожидается по классической теории. Разница в понимании этого явления заключается в том, что здесь cos3 Ф определяет уменьшение потока в среднем, что имеет смысл только для значительного числа случаев. И, наконец, опишем опыт на рис. 4, е:
D , (0 0V cos2,& •bn = P*f*bi = {0 iJUosttsini
.°. „ J = sin 0cos(52) cos ft sin Ф / \1 / x '
231
Таким образом, конечные фотоны находятся в //-состоянии поляризации. Поток при этом равен
Фщ = itin = sin2 d cosa О = V4 sin2 20, (53)
как и ожидалось по классической теории.
Теперь мы выполним опыты, цель которых — количественное определение потоков, проходящих через пленочные поляризаторы. Используя схему, изображенную на рис. 5 Р.3.6, поместите два поляризатора с параллельными осями между источником и фотоумножителем. Изменяйте относительную ориентацию поляризаторов, регистрируя поток в зависимости от угла. Начертите график этой зависимости, как показано на рис. 5 настоящей работы. Желательно также выполнить опыт, изображенный на рис. 4 и получить график рис. 6.
Эти измерения было бы проще провести с помощью фотоэлемента, который применялся в Р.3.5. Однако очень высокая чувствительность фотоумножителя позволяет наблюдать поляризационные явления в широком диапазоне интенсивностей световых потоков. Действительно, можно настолько уменьшить интенсивность источника, что между источником и фотоумножителем одновременно будет находиться только один фотон. Повторив описанные выше измерения при этих условиях, вы можете убедиться, что средняя величина светового потока при разных углах О не зависит от скорости счета. Чтобы быть уверенным в том, что вы детектируете отдельные фотоны, надо знать эффективность регистрации фотокатода (смотрите рис. 3 в Р.3.5). Для оптимизации условий эксперимента дам нужно сфокусировать свет от источника на поверхность фотокатода так, чтобы фотоны, которые проходят через установку, действительно попадали бы в фотоумножитель.
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 116 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed