Порядок теоретической подготовки к выполнению работы.

Изучить и законспектировать в тетрадь ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Три вектора, характеризующие электромагнитную волну. Естественный свет. Линейная, круговая, эллиптическая поляризация света.

2.Как влияют разность фаз колебаний и отношение амплитуд компонент электрического поля на тип поляризации результирующей волны? Какими уравнениями описываются компоненты для каждого типа поляризации?

3.Какие кристаллы называются анизотропными, одноосными, положительными, отрицательными? Способы создания анизотропии.

4.Объясните образование эллиптически поляризованного света при прохождении плоско поляризованного света в анизотропных кристаллах.

5.Как изменяется поляризация естественного света при прохождении различных расстояний в анизотропной среде?

6.Каков будет вид поляризации света после прохождения линейнополяризованного света через пластинку ∆ =λ , ∆ =λ / 2 , ∆ =λ / 4 ?

7.Как влияет на вид эллиптической поляризации угол поворота поляризатора на входе в анизотропную среду?

8.Как влияет на вид эллиптической поляризации оптический знак анизотропной среды?

ВНИМАНИЕ!

1) Ошибки ввода можно исправлять клавишей «←Backspace» , расположенной выше клавиши ввода «Enter».

2) Скорость эксперимента регулируйте клавишами направлений «←» и «→» так, чтобы Вам было ясно видно, в каких фазах колеблются компоненты Ex и

Ey .

1. ЛИНЕЙНО ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ

Вrплоской электромагнитной волне векторы: Er - напряженности электрического поля, H - напряженности магнитного поля и

cr - скорости распространения волны взаимно - перпендикулярны и образуют правую тройку (рис. 1).

Рис.1

При этом ориентация векторов Er и Hr в пространстве по отношению к вектору cr может быть различной, но взаимное расположение всех трех векторов сохраняется. Как правило, в электромагнитной волне (фотоне), испущеннойr r

атомной системой (атом, молекула, ион, заряды в плазме) векторы E и H колеблютсяr в одинаковойrфазе. В этом случае плоскость колебаний вектора

E (также как и вектора H ) не изменяется со временем, и волна называется плоскоrили линейно поляризованной. Уравнения для компонент электрического

поля E при этом имеют вид (в данной точке пространства):

Ex = Exo sin(ωt +ϕ o ) , (1)

Ey = Eyo sin(ωt +ϕ o ) . (2)

Здесь Exo и Eyo - амплитуды компонент электрического поля, ω - круговая

частота, ϕ o - начальная фаза колебаний.

Основное свойство, присущее плоско-поляризованному свету, состоит в том, что фазы колебаний обеих компонент Ex и Ey в любой момент времени

одновременно достигают максимума, одновременно проходят через нулевое значение и т.д.

Рис. 2 В подавляющем большинстве источников света кванты, испускаемые

отдельными частицами (атомами, молекулами...) имеют произвольное (случайное) направление плоскости поляризации. В результате образуется свет, в котором нет выделенного направления колебаний электрического вектора - все направления равновероятны (абсолютное значение напряженности поля в любом направлении одинаково и равно Eo ). Такой свет называется

неполяризованным или естественным.

Для получения из естественного света плоско-поляризованного, пучок естественного света пропускают через систему, называемую поляризатором. При этом на выходе из поляризатора получается плоско-поляризованный свет с плоскостью колебаний, наклоненной к горизонтальному направлению под углом θ , задаваемому углом поворота поляризатора.

Для угла поворота поляризатора θ амплитуды компонент Exo и Eyo в формулах (1) и (2) будут иметь вид (рис. 3):

Exo = Eo cosθ , (3)

Eyo = Eo sinθ . (4)

Рис. 3

Модуль (1) программы позволит вам изучить колебания вектора электрической напряженности в плоско-поляризованной волне.

Выполните задания 1-1, r1-2, 1-3. Наблюдайте за колебаниями вектора напряженности E и его компонент Ex и Ey .

Уясните себе роль угла наклона плоскости поляризатора θ и роль начальной фазы ϕ o .

Задание 1-1