АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Поперечность световой волны и поляризация света

Читайте также:
  1. II. Вид при световой микроскопии
  2. S: На пути световой волны, идущей в воздухе, поставили стеклянную пластинку толщиной 1 мм. На сколько изменится оптическая длина пути, если волна падает на пластинку нормально?
  3. S: Пучок естественного света, идущий в воде, отражается от грани алмаза, погруженного в воду. При каком угле падения отраженный свет полностью поляризован?
  4. V. ОСНОВНАЯ ПРАКТИКА ЯСНОГО СВЕТА
  5. V2: Волны. Уравнение волны
  6. V2: Энергия волны
  7. V3: Дисперсия света
  8. V3: Дифракция света
  9. V3: Интерференция света
  10. V3: Поглощение света
  11. V3: Поляризация света
  12. V3: Рассеяние света

Из уравнений Максвелла (1.1) можно определить взаимную пространственную ориентацию векторов поля плоской световой волны. Векторы напряженности электрического ( ) и магнитного ()полей плоской гармонической (монохроматической) волны, распространяющейся в однородной среде или вакууме в произвольном направлении (), взаимно перпендикулярны и образуют правовинтовую тройку. Если, например, плоская волна распространяется вдоль оси x (рис.1.1), то компоненты полей в направлении распространения волны отсутствуют, т.е. Ex = Нx = 0. Такая поперечность световой волны лишает ее осевой симметрии относительно волнового вектора из-за наличия выделенных направлений и в плоскости, перпендикулярной .

Для продольных волн, например, акустических, все направления, перпендикулярные линии распространения волн, эквивалентны. Для поперечных электромагнитных волн такой эквивалентности нет, т. к. свойства волн зависят от ориентации векторов напряженностей электрического и магнитного полей. Такая поперечная анизотропия электромагнитных световых волн характеризуется важной характеристикой оптического излучения - поляризацией. Поляризацию световой волны обычно связывают с ориентацией вектора . Предпочтение, которое отдается вектору напряженности электрического поля, связано с тем, что сила, действующая со стороны светового поля на электрический заряд, равна , и в нерелятивистском приближении (υ << с) действие магнитного поля много слабее, чем действие электрического.

Как ведет себя ветор по мере распространения плоской гармонической волны? Для ответа на этот вопрос определим траекторию движения конца вектора . Если плоская волна распространяется вдоль оси x (рис.1.1), то в общем случае у нее отличны от нуля компоненты Е y и Еz, каждая их которых изменяется по гармоническому закону:

 
 

Введем вспомогательное обозначение j = wt – kx и преобразуем последние выражения следующим образом:

 
 

 
 

Отсюда

Возводя в квадрат правые и левые части этих уравнений и складывая почленно, найдем

 

(1.6)

 


Уравнение (1.6) является уравнением эллипса. Эллипс вписан в прямоугольник, стороны которого параллельны осям y, z и имеют длины 2 Е0y и 2 Е0 z (рис.1.2, а).

 

Рис.1.2. Состояния поляризации плоской гармонической

волны

 

Таким образом, в общем случае при распространении плоской гармонической волны конец вектора в плоскости x = const описывает эллипс. Аналогично ведет себя и вектор напряженности магнитного поля. Такая волна называется эллиптически поляризованной.

В частном случае разность фаз может оказаться равной d = mp, где m = 0, ± 1, ± 2,…, тогда эллипс вырождается в прямую, описываемую уравнением


 

 
 

В этом случае волна является линейно поляризованной (плоско поляризованной). На рис.1.2, б показаны два возможных направления поляризации, соответствующие d = 0 и d = p. Отметим, что линейная поляризация световой волны представляет наибольший интерес для оптики.

Если Е0y = Е0z и d = (2 m + 1) p / 2, где m = 0, ± 1, ± 2,…, то эллипс вырождается в окружность, а поляризация называется круговой (циркулярной). Поляризацию света принято называть правой, если вектор совершает вращение по часовой стрелке, и левой – при вращении вектора против часовой стрелки при наблюдении навстречу световому лучу. Аналогичная терминология используется и для эллиптической поляризации.

Итак, монохроматическая волна всегда поляризована. Направлением (вектором) поляризации принято называть направление вектора . В случае линейной поляризации плоскость поляризации определяется как плоскость, в которой лежат вектор и волновой вектор .

Первые указания на поперечную анизотропию светового луча были получены в 1690 г. Х. Гюйгенсом при опытах с кристаллами исландского шпата. Само понятие «поляризации света» было введено в оптику в 1704 г. И. Ньютоном, ошибочно полагавшим наличие у луча света «сторон». Объяснение поляризации света было получено в электромагнитной теории, позднее – в квантовой электродинамике.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)