Поляризація світла при відбиванні і заломленні. Закон брюстера

Тема №7 ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА

References

1. De Fina, A., Schiffrin, D., & Bamberg, M. (Eds.). (2006). Discourse and identity. Cambridge: Cambridge University Press.

2. Duranti, A., & Goodwin, C. (Eds.). (1992). Rethinking context. Language as an interactive phenomenon. Cambridge: Cambridge University Press.

3. Eckert, P., & Rickford, J. R. (2001). Style and sociolinguistic variation. Cambridge: Cambridge University Press.

4. Fetzer, A. (2004). Recontextualizing context. Amsterdam: Benjamins.

5. Ghadessy, M. (Ed.). (1999). Text and context in functional linguistics. Amsterdam: Benjamins.

6. Givón, T. (2005). Context as Other Minds. Amsterdam: Benjamins.

7. Leckie-Tarry, H. (1995). Language & context. A functional linguistic theory of register. London: Pinter.

8. Stalnaker, R. C. (1999). Context and content. Oxford: Oxford University Press.

9. Teun A. van Dijk (1977). Text and context. London: Longman.

10. Teun A. van Dijk (2008). Discourse and Context. A sociocognitive approach. Cambridge: Cambridge University Press.

11.William Labov (1972). Sociolinguistic patterns. Philadelphia, PA: University of Pennsylvania Press.

Відкриттю поляризованих світлових хвиль передували роботи багатьох учених. У 1669 р. датський вчений Еразм Бартолін повідомив про свої досліди з кристалами вапняного шпату (CaCO₃ ), найчастіше мають форму правильного ромбоедра, які привозили повертаються з Ісландії моряки. Він з подивом виявив, що промінь світла при проходженні крізь кристал розщеплюється на два промені (тепер називаються звичайним і незвичайним). Бартолін провів ретельні дослідження виявленого їм явища подвійного променезаломлення, однак пояснення йому дати не зміг.

Проходження світла через кристал ісландського шпату (подвійне променезаломлення). Якщо кристал повертати щодо направлення первинного променя, то повертаються обидва променя, що пройшли через кристал

Через двадцять років після дослідів Е. Бартоліна його відкриття привернуло увагу нідерландського вченого Християна Гюйгенса. Він сам почав досліджувати властивості кристалів ісландського шпату і дав пояснення явищу подвійного променезаломлення на основі своєї хвильової теорії світла. При цьому він ввів важливе поняття оптичної осі кристала, при обертанні навколо якої анізотропія властивостей кристала відсутня.

У своїх дослідах Гюйгенс пішов далі Бартоліна, пропускаючи обидва променя, що вийшли з кристала ісландського шпату, крізь другий такий же кристал. Виявилося, що якщо оптичні осі обох кристалів паралельні, то подальшого розкладання цих променів вже не відбувається. Якщо ж другий ромбоедр повернути на 180 градусів навколо напрямку поширення звичайного променя, то при проходженні через другий кристал незвичайний промінь зазнає зрушення в напрямку, протилежному зрушенню в першому кристалі, і з такої системи обидва променя вийдуть з'єднаними в один пучок. З'ясувалося також, що залежно від величини кута між оптичними осями кристалів змінюється інтенсивність звичайного і незвичайного променів.

Ці дослідження впритул підвели Гюйгенса до відкриття явища поляризації світла, однак вирішального кроку він зробити не зміг, оскільки світлові хвилі в його теорії передбачалися поздовжніми. Для пояснення дослідів Х.Гюйгенса І. Ньютон, дотримувався нової теорії світла, висунув ідею про відсутність осьової симетрії світлового променя і цим зробив важливий крок до розуміння поляризації світла.

У 1808 р. французький фізик Етьєн Луї Малюс, дивлячись крізь шматок ісландського шпату на блестевшие в променях призахідного сонця вікна Люксембурзького палацу в Парижі, до свого здивування помітив, що при певному положенні кристала було видно тільки одне зображення. На підставі цього та інших дослідів і спираючись на корпускулярну теорію світла Ньютона, він припустив, що корпускули в сонячному світлі орієнтовані безладно, але після відбиття від будь-якої поверхні або проходження крізь анізотропний кристал вони набувають певну орієнтацію. Такий «впорядкований» світло він назвав поляризованим.

Як відомо, в розвитку вчення про світло явища інтерференції і дифракції свідчать про хвильову природу світла. Розрізняти світлові хвилі (поздовжні вони чи поперечні) дає змогу явище поляризації світла, звідки випливає, що світлові хвилі поперечні. Пізніше цей факт було пояснено за допомогою електромагнітної теорії світла.

Нагадаємо, що в поперечній хвилі вектор зміщення напрямлений перпендикулярно до променя-хвилі, а в поздовжній він перебуває на промені хвилі. Тому поперечна хвиля щодо різних площин, проведених через промінь, має різні, а поздовжня хвиля — однакові властивості. Це можна проілюструвати на прикладі механічних коливань гумового шнурка, протягнутого крізь щілини вдвох екранах (рис. 1). Поперечні коливання на шнурку проходять крізь екран, коли щілини паралельні; коли ж щілини взаємно перпендикулярні, то коливання крізь другу щілину пройти не можуть. Поздовжні коливання на шнурку проходять крізь екран незалежно від взаємної орієнтації щілин.

Рис. 1.

.

Рис. 2

При вивченні електромагнітних хвиль було з'ясовано, що вони характеризуються змінними взаємно перпендикулярними векторами напруженостей електричного і магнітного полів. У найпростішому вібраторі В — випромінювачі електромагнітних хвиль (рис. 2) — вектор Е паралельний осі вібратора, а вектор Н перпендикулярний до його осі. Величина струму в резонаторі Р залежить від кута повороту цього лінійного контуру навколо прямої поширення хвилі. Якщо на шляху до резонатора поставити дротяну решітку, то хвиля проходить крізь неї тоді, коли дротини перпендикулярні до вектора Е; коли ж дротини решітки паралельні вектору Е, то хвиля не проходить, оскільки її енергія поглинається на індукційні струми в дротинах. Так було доводено, що електромагнітні хвилі є поперечними.

Світлові хвилі є електромагнітними хвилями дуже короткої довжини — від 400 до 760 нм, тому описані досліди для них непридатні. До того ж навіть у крихітному розжареному тілі, яке випромінює світло, джерелами світла є велика кількість атомів або молекул. їх сумарне випромінювання являє собою величезну сукупність електромагнітних хвиль, в яких вектори електричних (або магнітних) коливань розміщуються в усіх напрямах, перпендикулярних до променя (рис. 3, а). Таке світло або світловий промінь називають природним. Нагадаємо, що дія світла на речовину зумовлюється переважно електричними коливаннями в електромагнітній хвилі.

Світловий промінь, в якому електричні коливання відбуваються весь час тільки в одній площині, називається плоскополяризованим. Такий промінь характеризується площиною коливань, тобто площиною, в якій розміщується вектор Е. Зазначимо, що з історичних причин поляризований промінь нерідко ще характеризують площиною, перпендикулярною до площини коливання. Вона збігається з вектором Н і називається площиною поляризації. Плоскополяризований промінь можна зобразити так, як на рис. 3, 6 (промінь перпендикулярний до площини рисунка, вектори амплітуд Е лежать у площині рисунка).

Рис. 3. Вид на світлову хвилю, що направлена від рисунка до глядача

а – неполяризоване (природнє) світло;

б – плоско-поляризоване світло.

Рис. 4. Хвиля з круговою поляризацією

Ілюстрація видів поляризації

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD

Рис. 5. Види поляризації світла

Поляризоване світло можна дістати при відбиванні і заломленні або ж при проходженні світла через анізотропні середовища (це, наприклад, деякі кристалічні тіла, які мають різні властивості пропускання світлових хвиль залежно від напряму їх поширення).

Дата добавления: 2014-01-11