Что такое плоскость колебаний

Что такое плоскость колебаний

§1 Естественный и поляризованный свет

Испускание кванта света происходит в результате перехода электрона из возбужденного состояния в основное. Электромагнитная волна, испускаемая в результате этого перехода, является поперечной, то есть вектора и взаимно перпендикулярны и перпендикулярны направлению распространения. Колебания вектора происходят в одной плоскости. Свет, в котором вектор колеблется только в одном направлении, называется плоско поляризованным светом (или электромагнитной волной). Поляризованным называется свет, в котором направления колебания вектора упорядочены каким-либо образом.

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы излучают световые волна независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, харак­теризуется всевозможными равновероятными колебаниями светового вектора . Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора называется естественным. Свет, в котором имеется преимущественное направление колебаний вектора и незначительная амплитуда колебаний вектора в других направлениях, называется частично поляризованным. В плоско поляризованном свете плоскость, в которой колеблется вектор , называется плоскостью поляризации, плоскость, в которой колеблется вектор , называется плоскостью колебаний.

Вектор называют световым вектором потому, что при действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны в атомах вещества.

Степенью поляризации называется величина

где I_max и I_min – максимальная и минимальная компоненты интенсивности света, соответствующие двум взаимно перпендикулярным компонентам вектора (то есть Е_х и Е_у – составляющие). Для плоско поляризованного света Е_у = Е, Е_х = 0, следовательно, Р = 1. Для естественного света Е_у = Е_х = Е и Р = 0. Для частично поляризованного света Е_у = Е, Е_х = (0. 1)Еу, следовательно, 0

§2 Анализ поляризованного света при отражении и преломлении.

Закон Брюстера. Закон Малюса

Наиболее просто поляризационный свет можно получить из естественного света при отражении световой волны от границы раздела двух диэлектриков.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлек­триков (например, воздух-стекло), то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде.

При угле падения, равном углу Брюстера і_Бр: 1. отраженный от границы раздела двух диэлектриков луч будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения; 2. степень поляризации преломленного луча достигает максимального значения меньшего единицы; 3. преломленный луч будет поляризован частично в плоскости падения; 4. угол между отраженным и преломленным лучами будет равен 90°; 4. тангенс угла Брюстера равен относительному показателю преломления

Поляризатор, анализирующий в какой плоскости поляризован свет, называется анализатором.

Если на анализатор падает плоско поляризованный свет амплитудой Е₀ и интенсивности I ₀ ( ), плоскость поляризации которого составляет угол φ с плоскостью анализатора, то падающее электромагнитное колебание можно разложить на два колебания; с амплитудами и , параллельное и перпендикулярное плоскости анализатора.

Сквозь анализатор пройдет составляющая параллельная плоскости анализатора, то есть составляющая , а перпендикулярная составлявшая будет задержана анализатором. Тогда интенсивность прошедшего через анализатор света будет равна ( ):

— закон Малюса

Закон Малюса : Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, прямо пропорциональна произведению интенсивности падающего плоско поляризованного света I ₀ и квадрату косинуса угла между плоскостью падающего света и плоскостью поляризатора.

§ 3 Двойное лучепреломление

Все кристаллы, кроме кристаллов кубической система — изотропных кристаллов, являются анизотропными, то есть свойства кристаллов зависят от направления. Явление двойного лучепреломления впервые было обнаружено Барталином в 1667 г. на кристалле исландского шпата (разновидность СаСО₃). Явление двойного лучепреломления заклю­чается в следующем: луч света, падающий на анизотропный кристалл, разделяется в нем на два луча: обыкновенный и необыкновенный, распространяющиеся с разными скоростями в различных направлениях.

Анизотропные кристаллы подразделяются на одноосные и двуосные.

У одноосных кристаллов имеются одно направление, называемое оптической осью, при распространении вдоль которого не происходит разделения на обыкновенный и необыкновенный лучи. Любая прямая параллельная направлению оптической оси будет также являться оптической осью. Любая плоскость, проходящая через оптическую ось и падающий луч, называется главным сечением или главной плоскостью кристаллам.

Отличия между обыкновенными и необыкновенными лучами:

Различие скоростей U _о и U _е для всех направлений, кроме направ­ления оптической оси, обуславливает явление двойного лучепреломления в одноосных кристаллах. У двуосных кристаллов имеется два направления, вдоль которых не происходит двойного лучепреломления.

Понятие обыкновенного и необыкновенного лучей имеет место пока эти лучи распространяются в кристалле, при выходе из кристалла эти понятия теряют смысл, то есть лучи отличаются только плоскостями поляризаций.

Источник

Тест к теме 6

1Что такое плоскость колебаний светового вектора?

Плоскость колебаний — это плоскость, в которой происходят колебания светового вектора.

Плоскость колебаний — это плоскость, содержащая вектор В и направление распространения волны.

Плоскость колебаний — это плоскость, содержащая вектор Е и направление распространения волны.

Плоскость колебаний — это плоскость, плоскость, содержащая вектора Е и В.

Плоскость колебаний — это плоскость, перпендикулярная направлению распространения волны.

1Какая волна называется линейно поляризованной?

Волна, колебания в которой происходят по линейному закону.

Волна, плоскость колебаний которой не изменяет ориентации в пространстве с течением времени.

Волна, плоскость колебаний которой изменяет ориентацию в пространстве с течением времени по линейному закону.

1Что такое естественный свет?

Световые волны, в которых имеются колебания, совершающиеся в различных направлениях, перпендикулярных к лучу, причем все ориентации равновероятны.

Световые волны, в которых имеются колебания, совершающиеся в различных направлениях, перпендикулярных к лучу.

Световые волны, которые испускаются источниками естественного происхождения.

Световые волны, в которых колебания перпендикулярны к направлению распространения волны.

1Что такое частично поляризованный свет?

Световые волны, в которых под влиянием внешних воздействий появляется предпочтительное, наиболее вероятное направление колебаний.

Световые волны, в которых под влиянием внутренних особенностей источника света появляется предпочтительное, наиболее вероятное направление колебаний.

Световые волны, в которых под влиянием внешних воздействий или внутренних особенностей источника света появляется предпочтительное, наиболее вероятное направление колебаний.

1Что такое степень поляризации света?

1Сформулируйте закон Малюса.

1Сформулируйте закон Брюстера.

При падении света под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны, причем отраженный свет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча.

При падении света под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны, отраженный свет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча, а преломленный луч частично поляризован с максимальной степенью поляризации.

При падении света под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны, причем преломленный луч частично поляризован с максимальной степенью поляризации.

При падении света под углом Брюстера отраженный свет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча, а преломленный луч частично поляризован с максимальной степенью поляризации.

При падении света под углом Брюстера отраженный свет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча, а преломленный луч частично поляризован с максимальной степенью поляризации.

1Что такое дисперсия света?

Зависимость показателя преломления вещества от длины волны света.

Зависимость показателя преломления вещества от амплитуды волны.

Зависимость показателя преломления вещества от частоты света.

Зависимость показателя преломления вещества от его физических свойств.

Зависимость показателя преломления вещества от ориентации плоскости поляризации.

1Что такое дисперсия вещества?

1Что такое нормальная дисперсия вещества?

Это положительная дисперсия.

Это отрицательная дисперсия.

Это зависимость показателя преломления в области прозрачности.

Это зависимость показателя преломления в области поглощения.

1Что такое аномальная дисперсия вещества?

Это положительная дисперсия .

Это отрицательная дисперсия

Это зависимость показателя преломления в области прозрачности.

Это зависимость показателя преломления в области поглощения.

1Что такое групповая скорость волны?

1Что такое фазовая скорость волны?

1Укажите связь между фазовой и групповой скоростью света.

1Сформулируйте закон Бугера — Ламберта — Бера.

Источник

Содержание:

Поляризация света:

В продольной волне колебания происходят вдоль направления распространения волны.

В поперечной волне колебания происходят в направлении, перпендикулярном направлению распространения.

Рассмотрим еще одно важное свойство света, которое состоит в том, что свет может быть поляризован. Слово поляризация происходит от латинского polus — конец оси, полюс. Применительно к свету термин «поляризация» ввел Ньютон. Для того чтобы лучше разобраться в этом явлении, рассмотрим пример механической волны, бегущей по веревке. В ней можно возбудить поперечные волны, колебания в которых могут происходить как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости (рис. 46).

Если в направлении распространения такой волны поставить два ящика со щелями, параллельными направлениям колебаний в волне, то волна пройдет через оба из них (рис. 47, а). Если же один из ящиков повернуть на 90°, так чтобы щели были взаимно перпендикулярны, то волна не пройдет через второй ящик (рис. 47, б).

Таким образом, поперечные волны «погасить» можно. Продольные волны, в которых колебания совершаются вдоль направления распространения, так
«погасить» невозможно, поскольку они будут проходить через щели ящиков при их произвольной взаимной ориентации.

Если представить теперь поперечную волну, колебания в которой происходят вдоль любых прямых линий в плоскости, перпендикулярной ее направлению распространения, то погасить такую волну можно, пропустив ее через два ящика со скрещенными щелями. При пропускании такой волны через один ящик в ней будут оставаться колебания, параллельные его щели.

Таким образом, в поляризованной волне существует выделенное направление.

Поперечная волна называется плоскополяризованной, если колебания во всех ее точках происходят только в одной плоскости.

Прибор, превращающий неполяризованную волну в поляризованную, называется поляризатором. Прибор, позволяющий установить, поляризована или нет проходящая через него волна, называется анализатором.

Явление поляризации световых волн можно обнаружить, пропуская свет через две одинаковые пластинки, вырезанные из кристалла турмалина (рис. 48).

Если пластинки расположены и ориентированы параллельно друг другу, то свет попадает в глаз наблюдателя. Если после этого поворачивать одну из пластин в плоскости, перпендикулярной направлению распространения света, то попадающий в глаз наблюдателя свет будет постепенно ослабевать. При скрещивании пластин свет не будет попадать в глаз наблюдателя (см. рис. 48). Дальнейшее вращение пластины приведет к увеличению интенсивности пропускаемого света. Максимальное пропускание будет наблюдаться при одинаковой ориентации пластин

Рассмотренный эксперимент показывает, что электромагнитные волны — поперечны.

Совокупность явлений, в которых проявляется свойство поперечности световых волн, называется поляризацией света.

В качестве направления поляризации электромагнитных волн принято выбирать направление колебаний напряженности электрического поля £, потому что на сетчатку глаза действует электрическое поле световой волны.

Плоскость поляризации определяется как плоскость, содержащая напряженность электрического поля и скорость волны. Если колеблется только в этой плоскости, то свет называется плоскополяризованным или линейно поляризованным (рис. 49).

Если же конец вектора при колебаниях описывает окружность (рис. 50), то свет называется поляризованным по кругу, а если — эллипс, то — эллиптически поляризованным (рис. 51).

Свет также может быть неполяриэованным, или естественным. В этом случае колебания вектора происходят неупорядоченно по всевозможным направлениям, но остаются все время перпендикулярными к направлению распространения.

Неполяризованный свет излучается большинством окружающих нас источников, к которым относятся Солнце, другие звезды, лампы накаливания и т. д.

Поляризованный свет дают экраны калькуляторов, мобильных телефонов, а также жидкокристаллические мониторы и телевизоры. В этом легко убедиться с помощью поляроидных очков, вращая, например, экран мобильного телефона в плоскости, нормальной лучу зрения (см. рис. 48). При некотором положении телефона его экран практически полностью затемнится.

Что такое поляризация света

Явления интерференции и дифракции света доказали, что свет имеет волновую природу. Вам известно из 10-го класса, что волны разделяются на: продольные и поперечные. В продольных волнах направление колебания частицы среды совпадает с направлением распространения волны, а в поперечных волнах направления перпендикулярны.

В течение долгого времени основатели волновой оптики Юнг и Френель считали, что световые волны являются продольными волнами. Так как продольные механические волны могут распространяться в твердых, жидких и газообразных средах. А поперечные механические волны могут распространяться только в твердых телах. Однако многие проведенные эксперименты объяснить невозможно, если рассматривать световые волны как продольные. Рассмотрим один из таких экспериментов.

Пусть из кристалла турмалина, расположенного параллельно одной из осей кристаллической решетки плоскости, вырезана пластина. Эту пластину расположим перпендикулярно лучу света (рис. 4.24).

Медленно вращаем пластину вокруг оси проходящего луча света. Видим, что не происходит никакого изменения в интенсивности света, прошедшего через турмалин. Эксперимент повторим: расположим после пластины еще одну такую же пластину .В этот раз, оставляя в покое пластину , медленно вращаем пластину , вокруг оси. При этом наблюдаем изменение интенсивности света, проходящего через пластины. Интенсивность света уменьшается от максимального значения до нуля в зависимости от вращения пластины , относительно , (рис. 4.24). Исследования показали, что если оси пластин будут параллельными, интенсивность проходящих лучей будет высокой, если перпендикулярны, то равна нулю. В результате эксперимента доказали, что интенсивность проходящего света зависит от

Для объяснения этого явления рассмотрим прохождение продольной и поперечной волн через решетки (рис. 4.25).

Возьмем веревку и закрепим один из ее концов. Второй конец пропустим между двумя щелями решетки и встряхнем. По всей длине веревки создаются поперечные волны. В первом случае из-за того, что решетки расположены параллельно, волны проходят через обе решетки. Если вторую решетку установим поперечно, волна через нее не проходит, а гаснет. Если эксперимент повторить с продольными волнами, можно увидеть, что они проходят через обе решетки.

Если сопоставить явления, наблюдаемые на свету с турмалиновыми пластинками и переход поперечных механических волн через решетки, то выясняется, что они похожи. Отсюда делаем вывод, что световые волны являются поперечными волнами.

На рис 4.25 видно, что если решетку поставить поперечно, то волна через нее не проходит. Но на опыте по прохождению света через турмалиновую пластину видим, что если пластину вращать вокруг своей оси, через нее проходит свет. Когда вращаем пластину уменьшается интенсивность света, падает до нуля. Значит, когда свет проходит через меняются его свойства.

Это можно объяснить следующим образом. Излучаемые волны беспорядочно распространяются в разные стороны из-за неупорядоченного расположения атомов в источнике света и неодновременного испускания луча. Поэтому направления векторов напряженности электрического и магнитного полей будут беспорядочными. Когда они попадают на пластину через кристаллическую решетку лучи проходят в одном определенном направлении (рис. 4.26).

Значит, направления векторов напряженности электрического и магнитного полей световой волны, прошедший через будут упорядоченными. Этот свет называется поляризованным светом. Явление, которое мы наблюдали, называется поляризацией света. Как было сказано выше, на пластину , падает поляризованный свет. Интенсивность света, прошедшего через нее, определяется по закону Малиуса:

Как было сказано выше, свет состоит из электромагнитной волны, образующейся в результате совместного распространения двух взаимно перпендикулярных колебаний (рис. 4.8). Исторически сложилось, что плоскость, на которой лежат колебания вектора напряженности электрического поля называется плоскостью колебания. Плоскость на которой лежат колебания вектора напряженности магнитного поля называется плоскостью поляризации.

Если направления колебания векторов электромагнитной волны каким-то образом упорядочены, то этот свет называется поляризованным светом. Если колебания вектора происходят только в одной плоскости, такой свет называют плоско (или прямолинейно) поляризованным светом.

Прибор, с помощью которого можно поляризовать естественный свет, называется поляризатором. Его изготавливают из турмалина, исландского шпата и других прозрачных кристаллов. Для определения степени поляризации света и положения поляризационной плоскости также используют поляризаторы. В последнем случае их называют анализаторами. На рисунке 4.24 пластина выполняет функцию поляроида, пластина — функцию анализатора.

Поляризованный свет широко используют в технике. Например, для получения качественного фото, определения концентрации органических кислот, белка и сахара в растворах.

Определение поляризации света

Свет, отраженный от белого снега зимой, и свет фар встречных автомобилей ночью беспокоят водителей (а) и иногда становятся причиной дорожно-транспортных происшествий. Водителям рекомендуют в таких ситуациях пользоваться поляроидными очками, которые обеспечивают нормальное видение предметов вокруг (b).

Одним из важнейших результатов теории Максвелла стало го, что свет является поперечной электромагнитной волной. Согласно этой теории, свет, являясь электромагнитной волной, представляет собой распространение в пространстве колебаний векторов напряженности электрического и индукции магнитного полей (). Эти колебания происходят по всем направлениям в плоскостях, перпендикулярных друг другу и направлению скорости распространения (е). Например, белый свет, излучаемый Солнцем, является естественной световой волной.

Явления интерференции и дифракции наблюдаются и в продольных, и в поперечных волнах, поэтому с их помощью невозможно определить поперечность световых волн. Однако существует другое оптическое явление, с помощью которого это можно подтвердить. Это явление поляризации света.

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник