Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
2.5. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА 375
2.5. Поляризация света
А E
Я/2/ ¦¦¦¦>¦
Г. Поляризацией света называется совокупность явлений волновой оптики (V.2.1.10), в которых проявляется поперечность электромагнитных световых волн (IV.4.2.40). Электромагнитная световая волна называется плоскополя-ризованной (линейно-поляризованной), если направления колебаний векторов E и В в этой волне строго фиксированы и лежат в определенных плоскостях. На рис. V.2.14 показаны плоскости Л и С, в которых происходят колебания векторов E и В в плоскополяризованной волне, распространяющейся со скоростью V в однородной изотропной среде. Плоскополяризованная (линейно-поляризованная) световая волна называется плоскополяризованным (линейно-поляризованным) светом.
2°. Электромагнитная световая волна называется естественной (неполяризованной), если направления колебаний векторов E и В в этой волне могут лежать в любых плоскостях, перпендикулярных к вектору скорости распространения волны. Рис. V.2.15 иллюстрирует возможные направления колебаний вектора E в естественном неполяри-зованном свете. Колебания могут происходить по любому
Рис. V.2.14
линия в спектре первого порядка видна под углом 23°, зеленая — под углом 19°8'. Определить длины волн этих линий.
Дано: JV=600 мм"1, 4^=23°, ср2=19°8'. Найти: A1, A2.
Решение: Условие максимума освещенности при дифрак-
A 1
ции на решетке: (a + b) sin ср = 2n-j = пК, где а + Ь = -^-—
период решетки, п — порядок дифракционного спектра. Тогда
A1 = sin • -j^-, A1 = (sin 23°) • мм = 6,5• 10~* мм, A1 = 6500 A,
A, = (sin 19°8') • щ mm = 5,4610~4 мм, Aa = 5460A.
376 ОТДЕЛ V. ГЛ. 2. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ)
из направлений, показанных на рис. V.2.15. Направления колебаний вектора В всегда перпендикулярны к направлению колебаний вектора E и на рис. V.2.15 не показаны.
Рис. V.2.15
? р
7е. ш
Рис. V.2.16
Иными словами, естественным, неполяризованным светом называются световые волны, у которых направления колебаний векторов E и В хаотически меняются так, что равновероятны все направления колебаний в плоскостях, перпендикулярных к лучу.
3°. Устройства, которые служат для преобразования естественного света в поляризованный свет, называются поляризаторами. Простейшим поляризатором является кристалл турмалина, обладающий способностью пропускать световые волны с колебаниями вектора E (и соответственно В), лежащими в одной определенной плоскости. На рис. V.2.16 показано, что если естественный свет падает на пластинку кристалла турмалина, вырезанную так, чтобы одна из ее сторон совпала с осью кристалла, то турмалин пропускает лишь световую волну, у которой вектор E колеблется в определенной плоскости Р. 4°. Убедиться в том, что свет, прошедший через кристалл турмалина, оказывается плоскополяризованным, можно с помощью второго кристалла турмалина, играющего роль анализатора — устройства, с помощью которого можно обнаружить положение плоскости, в которой происходят колебания вектора E в линейнополяризованном свете.
На рис. V.2.17 показано, что при пропускании света через два последовательно расположенных кристалла тур-
V.2.17
2.6. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА
377
малина свет полностью проходит через оба кристалла при параллельно расположенных осях кристаллов и постепенно гасится, если угол между осями приближается к 90°. Если оба кристалла располагаются так, что оси их перпендикулярны друг другу (рис. V.2.17, е), то свет полностью гасится в анализаторе.
2.6. Дисперсия света
^ Нормальная
Рис. V.2.18
1°. Дисперсией света называется явление зависимости абсолютного показателя преломления вещества п (V.l.2.Г) от частоты v падающего на вещество света (или от длины волны в вакууме X0=c/v, где с — скорость света в вакууме):
п = f (v) = <Р (К)-
Из определения n=c/v следует, что дисперсия света может определяться как явление зависимости скорости распространения световой волны в веществе от ее частоты:
v = h(v).
Дисперсия света называется нормальной в случае, если показатель преломления монотонно возрастает с увеличением частоты (убывает с увеличением длины волны); в противном случае дисперсия называется аномальной. На рис. V.2.18 показана функция n=f(v) для Нормальной и аномальной дисперсии.
2°. Зависимость абсолютного показателя преломления от частоты света экспериментально обнаружена в серии опытов Ньютона. Он показал, что при прохождении через призму немонохроматического белого света на экране, установленном позади призмы, наблюдается видимая радужная полоска MN, состоящая из семи цветов, которая называется призматическим или дисперсионным спектром (рис. V.2.19). Таким образом, дисперсия света приводит к разложению белого, немонохроматического света на монохроматические составляющие, каждая из которых имеет определенную частоту (или длину волны) (спектральное разложение белого света).
Дисперсионный спектр видимого света занимает на шка-
378
ОТДЕЛ V. ГЛ. 3. ИЗЛУЧЕНИЕ И СПЕКТРЫ
ле электромагнитных волн участок от ^=7,5-10-5 см (красное излучение) до 3,9•1O-5 см (фиолетовое излучение).
