Научная Петербургская Академия

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

Управление образования.

Администрация г. Екатеринбурга.

Реферат по физике

на тему:

Двойное лучепреломление электромагнитных волн.

Исполнитель: Ïîëûíèí

Äìèòðèé Àëåêñååâè÷.

Руководитель: Êîâðèæíûõ

Þðèé Òèìîôååâè÷.

Екатеринбург

1997

Оглавление.

Оглавление...................................................................

.......................................................................

Поляризация

света........................................................................

.................................................

1. Свойства электромагнитных

волн.........................................................................

........

2. Поляризация

света........................................................................

.............................................

Виды поляризованного

света........................................................................

........................

3. Поляризаторы. Закон

Малюса.......................................................................

......................

Двойное

лучепреломление..............................................................

.........................................

1. Явление двойного

лучепреломления..............................................................

.............

2. Волновые

поверхности..................................................................

.......................................

3. Построение

Гюйгенса.....................................................................

.......................................

4. Пластинки Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

...................................................................................................................

Экспериментальная

часть........................................................................

..............................

1.

Установка....................................................................

..................................................................

2.

Измерения....................................................................

...................................................................

Литература...................................................................

......................................................................

Поляризация света

1. Свойства электромагнитных волн

Электромагнитной волной называется распространяющееся в пространстве переменное

электромагнитное поле. Электромагнитная волна характеризуется векторами

напряженности Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

электрического и индукции Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

магнитного полей.

Возможность существования электромагнитных волн обусловлена тем, что

существует связь между переменными электрическим и магнитным полями.

Переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле. Существует и

обратное явление: переменное во времени электрическое поле порождает вихревое

магнитное поле.

Электромагнитные волны в зависимости от длины волны Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

(или частоты колебаний Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

) разделены условно на следующие основные диапазоны: радиоволны, инфракрасные

волны, рентгеновские лучи, видимый спектр, ультрафиолетовые волны и гамма -

лучи. Такое разделение электромагнитных волн основано на различии их свойств

при излучении, распространении и взаимодействии с веществом.

Несмотря на то, что свойства электромагнитных волн различных диапазонов могут

резко отличаться друг от друга, все они имеют единую волновую природу и

описываются системой уравнений Максвелла. Величины Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн в

электромагнитной волне в простейшем случае меняются по гармоническому закону.

Уравнениями плоской электромагнитной волны, распространяющейся в направлении

Z, являются:

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

(1)

где Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн -циклическая частота, n-частота, Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн -волновое число, Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн -начальная фаза колебаний.

Электромагнитные волны являются поперечными волнами, т.е. колебания векторов

напряженности Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

переменного электрического и индукции Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

переменного магнитного поля взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости,

перпендикулярной к вектору Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

скорости распространения волны. Векторы Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

образуют правовинтовую систему: из конца вектора Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

поворот от Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн к Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

на наименьший угол виден происходящем против часовой стрелки (рис. 1).

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

рис. 1

На рис. 2 показано распределение векторов Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

электромагнитной волны вдоль оси OZ в данный момент времени t.

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

рис. 2

Из формулы (1) следует, что вектора Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн в

электромагнитной волне колеблются в одинаковой фазе (синфазно), т.е. они

одновременно обращаются в нуль и одновременно достигают максимальных значений.

Основываясь на том, что электромагнитная волна является поперечной, возможно

наблюдение явлений, связанных с определенной ориентацией векторов Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн в пространстве.

2. Поляризация света.

Виды поляризованного света.

Для описания закономерностей поляризации света достаточно знать поведение лишь

одного из векторов, характеризующих электромагнитную волну. Обычно все

рассуждения ведутся относительно светового вектора-вектора напряженности Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

электрического поля (при действии света на вещество основное значение имеет

электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны в атомах

вещества).

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества

атомов. Атомы же излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому

световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными

равновероятными колебаниями светового вектора (рис. 3, а; луч перпендикулярен

плоскости рисунка).

рис. 3

В данном случае равномерное распределение векторов Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

объясняется большим числом атомарных излучателей, а равенство амплитудных

значений векторов Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

-одинаковой (в среднем) интенсивностью излучения каждого из атомов. Свет со

всевозможными равновероятными ориентациями вектора Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

называется естественным. Неполяризованный (естественный) свет испускают

большинство типовых источников, например лампы накаливания.

Свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом

упорядочены, называется поляризованным. Так, если в результате каких-либо

внешних воздействий появляется преимущественное (но не исключительное)

направление колебаний вектора Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

(рис. 3, б), то мы имеем дело с частично поляризованным светом. Свет, в котором

вектор Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн колеблется

только в одном направлении, перпендикулярном лучу (рис. 3,в), называется плоско

поляризованным (линейно поляризованным).

Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоско

поляризованной волны и направление распространения этой волны, называется

плоскостью поляризации. Плоско поляризованный свет является предельным случаем

эллиптически поляризованного света-света, для которого вектор Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

изменяется со временем так, что его конец описывает эллипс, лежащий в плоскости,

перпендикулярной лучу (рис. 4,а).

рис. 4

Если эллипс поляризации вырождается в прямую (при разности фаз Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, равной нулю или Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн ),

то имеем дело с рассмотренным выше плоско поляризованным светом, если в

окружность (при Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн и

равенстве амплитуд складываемых волн), то имеем дело с циркулярно

поляризованным (поляризованным по кругу) светом (рис. 4,б и рис. 4,в

соответственно).

3. Поляризаторы. Закон Малюса.

Естественный свет можно преобразовать в плоско поляризованный, используя так

называемые поляризаторы, пропускающие колебания только определенного

направления (например, пропускающие колебания, параллельные главной плоскости

поляризатора, и полностью задерживающие колебания, перпендикулярные этой

плоскости). В качестве поляризаторов могут быть использованы среды,

анизотропные в отношении колебаний вектора Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, например кристаллы. Из природных кристаллов, давно используемых в качестве

поляризаторов, следует отметить турмалин. Турмалин сильно поглощает световые

лучи, в которых электрический вектор перпендикулярен к оптической оси. Если же

электрический вектор параллелен оси, то такие лучи проходят через турмалин

почти без поглощения. Поэтому естественный свет, пройдя через пластинку

турмалина, наполовину поглощается и становится линейно поляризованным с

электрическим вектором, ориентированным параллельно оптической оси турмалина.

Таким же свойством обладают поляроиды, более удобные в обращении. Они

представляют собой искусственно приготовленные коллоидные пленки, служащие

для получения поляризованного света. Поляроид, подобно турмалину, действует,

как один кристалл и поглощает световые колебания, электрический вектор

которых перпендикулярен к оптической оси.

Явление поляризации света имеет место и при отражении или преломлении света

на границе двух изотропных диэлектриков. Этот способ поляризации был открыт

Малюсом, который случайно заметил, что при поворачивании кристалла вокруг

луча, отраженного от стекла, интенсивность света периодически возрастает и

уменьшается, т.е. отражение от стекла действует на свет подобно прохождению

через турмалин. Правда, при этом не происходило полного погасания света при

некоторых определенных положениях кристалла, а наблюдалось лишь его усиление

и ослабление.

Существуют и другие способы получения поляризованного света.

Итак, всякий прибор, служащий для получения поляризованного света, называется

поляризатором. Тот же прибор, применяемый для исследования поляризации света,

называется анализатором.

Допустим, что два кристалла турмалина или два поляроида поставлены друг за

другом, так что их оси Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн образуют между

собой некоторый угол (рис. 5).

Первый поляроид пропустит свет, электрический вектор Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

которого параллелен оси Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

. Обозначим через Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

интенсивность этого света. Разложим Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

на вектор Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн ,

параллельный оси Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

второго поляризатора, и вектор Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, перпендикулярный к ней (Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

). Составляющая Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

будет задержана вторым поляроидом. Через оба поляроида пройдет свет с

электрическим вектором Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, длина которого равна Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

. Отношение интенсивностей пропорционально отношению квадратов амплитуд:

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и, следовательно

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

Это соотношение имеет название закон Малюса:

Èíòåíñèâíîñòü ñâåòà, ïðîøåäøåãî ÷åðåç àíàëèçàòîð Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн , ðàâíà èíòåíñèâíîñòè ñâåòà, ïðîøåäøåãî ÷åðåç ïîëÿðèçàòîð Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн , óìíîæåííîé íà êâàäðàò êîñèíóñà óãëà Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн ìåæäó àíàëèçàòîðîì è ïîëÿðèçàòîðîì.

Закон был сформулирован Малюсом в 1810 году и подтвержден тщательными

фотометрическими измерениями Араго.

Двойное лучепреломление.

1. Явление двойного лучепреломления.

Фундаментальным свойством световых лучей при их прохождении в кристаллах

является двойное лучепреломление, открытое в 1670 году Бартолином и подробно

исследованное Гюйгенсом, опубликовавшим в 1690 году свой знаменитый “Трактат

о свете, в котором изложены причины того, что происходит при отражении и

преломлении и, в частности, при необыкновенном преломлении в кристаллах из

Исландии.” Явление двойного лучепреломления объясняется особенностями

распространения света в анизотропных средах.

Если на кристалл исландского шпата направить узкий пучок света, то из

кристалла выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг

другу и падающему лучу.

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн рис. 6

Даже в том случае, когда первичный пучок света падает на кристалл нормально,

преломленный пучок разделяется на два, причем один из них является продолжением

первичного, а второй отклоняется. Со времен Гюйгенса первый луч получил

название обыкновенного (Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

), а второй -необыкновенного (Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

)(рис. 6).

Направление в кристалле, по которому луч света распространяется не испытывая

двойного лучепреломления, называется оптической осью кристалла. А плоскость,

проходящая через направление луча света и оптическую ось кристалла,

называется главной плоскостью (главным сечением) кристалла. Анализ

поляризации света показывает, что на выходе из кристалла лучи оказываются

линейно поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Раздвоение луча в кристалле всегда происходит в главной плоскости. Так как

при вращении кристалла вокруг падающего луча главная плоскость поворачивается

в пространстве, то одновременно поворачивается и необыкновенный луч.

Рассмотрим некоторые наиболее простые случаи распространения света в

кристалле.

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

рис. 7

1. Если луч Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

параллелен оптической оси (рис. 7), то положение главной плоскости не

определено. В частности, плоскость рисунка является главной плоскостью, но

такой же является, например, и перпендикулярная ей плоскость. Условия

распространения лучей с любой поляризацией одинаковы, и они не раздваиваются.

2. Если луч Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн идет

перпендикулярно оптической оси (рис. 7), то электрический вектор, лежащий в

главной плоскости, параллелен оси. Электрический вектор, перпендикулярный оси,

лежит при этом в плоскости, нормальной к главной, так что условия

распространения для этих составляющих электрического поля световой волны

неодинаковы: лучи не раздваиваются, но имеют различную скорость

распространения.

3. Если луч Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн идет

под произвольным углом к оптической оси, то условия распространения указанных

выше составляющих также неодинаковы: лучи распространяются по различным

направлениям и с различными скоростями (рис. 7).

Луч, имеющий электрический вектор, перпендикулярный оптической оси, во всех

этих случаях находится в одинаковых условиях, так что законы его

распространения не должны зависеть от направления распространения; это и есть

обыкновенный луч, подчиняющийся обычным законам преломления.

Второй же, необыкновенный луч во всех трех случаях находится в разных условиях

(оптические свойства кристалла неизотропны), а потому и условия распространения

могут усложняться (Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

).

2. Волновые поверхности.

Неодинаковое преломление обыкновенного и необыкновенного лучей указывает на

различие для них показателей преломления. Очевидно, что при любом направлении

обыкновенного луча колебания светового вектора перпендикулярны оптической оси

кристалла, поэтому обыкновенный луч распространяется по всем направлениям с

одинаковой скоростью и, следовательно, показатель преломления Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

для него есть величина постоянная. Для необыкновенного же луча угол между

направлением колебаний светового вектора и оптической осью отличен от прямого и

зависит от направления луча, поэтому необыкновенные лучи распространяются по

различным направлениям с различными скоростями. Следовательно, показатель

преломления Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

необыкновенного луча является переменной величиной, зависящей от направления

луча.

Таким образом, обыкновенные лучи распространяются в кристалле по всем

направлениям с одинаковой скоростью Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, а необыкновенные- с разной скоростью Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

(в зависимости от угла между вектором Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и оптической осью). Для луча, распространяющегося вдоль оптической оси, Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн , т.е. вдоль

оптической оси существует только одна скорость распространения света. Различие

в Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

для всех направлений, кроме направления оптической оси, и обуславливает явление

двойного лучепреломления в одноосных кристаллах..

Допустим, что в точке Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

внутри одноосного кристалла находится точечный источник света.

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

На рис. 8 показано распространение обыкновенного и необыкновенного лучей в

кристалле (главная плоскость совпадает с плоскостью чертежа, Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

-направление оптической оси). Волновой поверхностью обыкновенного луча (от

распространяется сКурсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн )

является сфера, необыкновенного луча (Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

)-эллипсоид вращения. Наибольшее расхождение волновых поверхностей обыкновенного

и необыкновенного лучей наблюдается в направлении, перпендикулярном оптической

оси. Эллипсоид и сфера касаются друг друга в точках их пересечения с оптической

осью Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн . Если Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

(Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн ), то эллипсоид

необыкновенного луча вписан в сферу обыкновенного луча (эллипсоид скоростей

вытянут относительно оптической оси) и одноосный кристалл называется

положительным (рис. 8,а). Если Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

(Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн ), то эллипсоид

описан вокруг сферы (эллипсоид скоростей растянут в направлении,

перпендикулярном оптической оси) и одноосный кристалл называется отрицательным

(рис. 8,б).

3. Построение Гюйгенса.

Большой заслугой Гюйгенса является создание стройной теории прохождения

световой волны через кристалл, объясняющей возникновение двойного

лучепреломления. Примененный им метод прост и нагляден, а как способ

определения направления обыкновенного и необыкновенного лучей сохранил свое

значение и по сей день.

В основе объяснения двойного лучепреломления лежит принцип Гюйгенса, в

котором постулируется, что каждая точка, до которой доходит световое

возбуждение, может рассматриваться как центр соответствующих вторичных волн.

Для определения волнового фронта распространяющейся волны в последующие

моменты времени следует построить огибающую этих вторичных волн.

В качестве примера построения обыкновенного и необыкновенного лучей

рассмотрим преломление плоской волны на границе анизотропной среды, например

положительной (рис. 9). Оптическая ось положительного кристалла лежит в

плоскости падения под углом к преломляющей грани кристалла. Параллельный

пучок света падает под углом к поверхности кристалла.

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

рис. 9

За время, в течение которого правый край фронта Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

достигает точки Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн на

поверхности кристалла, вокруг каждой из точек на поверхности кристалла между Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн возникают две

волновые поверхности - сферическая и эллипсоидальная. Эти две поверхности

соприкасаются друг с другом вдоль оптической оси. Из-за положительности

кристалла эллипсоид будет вписан в сферу. Для нахождения фронтов обыкновенной и

необыкновенной волн проводим касательные Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн соответственно к

сфере и эллипсоиду. Линии, соединяющие точку Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

с точками касания сферической и эллипсоидальной поверхностей с касательными Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн , дают

соответственно необыкновенный и обыкновенный лучи. Так как главное сечение

кристалла в данном случае совпадает с плоскостью рисунка, то электрический

вектор Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн колеблется

перпендикулярно этой плоскости, а электрический вектор Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

необыкновенного луча колеблется в плоскости рисунка.

Из построения можно сделать очевидные заключения:

1. В кристалле происходит двойное лучепреломление. Построения Гюйгенса

позволяет определить направления распространения обыкновенного и

необыкновенного лучей.

2. Направление необыкновенного луча и направление нормали к соответствующему

волновому фронту не совпадают.

4. Пластинки Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

Рассмотрим две когерентные плоско поляризованные волны световые волны, плоскости

колебаний которых взаимно перпендикулярны. Пусть колебания в одной волне

совершаются вдоль оси Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, во второй- вдоль оси Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

(рис. 10).

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

рис. 10

Проекции световых векторов этих волн на соответствующие оси изменяются по

закону:

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

(2)

Как известно (из курса механики), два взаимно перпендикулярных гармонических

колебания одинаковой частоты при сложении дают в общем случае движение по

эллипсу. Аналогично, точка с координатами (2) движется по эллипсу.

Следовательно, две когерентные плоско поляризованные волны, плоскости колебаний

которых взаимно перпендикулярны, при наложении друг на друга дают волну, в

которой вектор Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

изменяется со временем так, что конец его описывает эллипс. Такой свет

называется эллиптически поляризованным. При разности фаз Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, кратной Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн , эллипс

вырождается в прямую, и получается плоско поляризованный свет. При разности

фаз, равной Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн , и

равенстве амплитуд складываемых волн, эллипс превращается в окружность.

Рассмотрим, что получается при наложении вышедших из кристаллической пластинки

обыкновенного и необыкновенного лучей. При нормальном падении света на

параллельную оптической оси грань кристалла (рис. 11) обыкновенный и

необыкновенный лучи распространяются не разделяясь, но с различной скоростью. В

связи с этим между ними возникает разность хода Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

или разность фаз Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн :

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

где Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн -путь, пройденный лучами в кристалле, Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн -длина волны в вакууме.

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

рис. 11

Таким образом, если пропустить естественный свет через вырезанную параллельно

оптической оси кристаллическую пластинку толщины Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

(рис. 11,а), из пластинки выйдут два поляризованных во взаимно перпендикулярных

плоскостях луча Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, между колебаниями которых будет существовать разность фаз (рис. 11,б).

Вырезанная параллельно оптической оси пластинка, для которой Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, называется пластинкой в четверть волны; пластинка, для которой Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, называется пластинкой в полволны.

Рассмотрим плоско поляризованный свет через пластинку в четверть волны. Если

расположить пластинку так, чтобы угол Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

между плоскостью колебаний в падающем луче и осью пластинки равнялся Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

, амплитуды обоих лучей, вышедших из пластинки, будут одинаковы. Сдвиг фаз между

колебаниями в этих лучах составит Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

. Следовательно, свет, вышедший из пластинки, будет поляризован по кругу. При

ином значении угла Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

амплитуды вышедших из пластинки лучей будут неодинаковы. Поэтому при наложении

эти лучи образуют свет, поляризованный по эллипсу. При Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

,равном нулю или Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн , в

пластинке будет распространяться только один луч (необыкновенный или

обыкновенный), так что свет на выходе из пластинки останется плоско

поляризованным.

Экспериментальная часть.

1. Установка.

Установка состоит из клистронного генератора, излучающего плоско поляризованную

электромагнитную волну с Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

и Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн , приемного

рупора с высокочастотным детектором, усилителя низкочастотных колебаний и

осциллографа. Приемный рупор может вращаться вокруг своей продольной оси с

точностью Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн ,

колебания модулируются низкочастотным сигналом с Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

.

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

Рис. 12.

2. Измерения.

При расстоянии между рупорами Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

источник дает не плоско поляризованную волну. Это видно из рисунка 13 (система

координат полярная).

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

Рис. 13.

При расстоянии между рупорами Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн волна становится плоско поляризованной (рис. 14).

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

Рис. 14.

В предыдущих двух случаях древесины между рупорами не было. При расстоянии между

рупорами Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн , в

зависимости от толщины древесины волна превращается из плоско поляризованной в

эллиптически поляризованную(в моем случае- это почти плоско поляризованная

волна). Это объясняется тем, что обыкновенный и необыкновенный лучи

распространяются в анизотропной древесине с различной скоростью, и при выходе

имеют разные амплитуды при взаимно перпендикулярной плоскости колебаний (рис.

15).

Курсовая: Двойное лучепреломление электромагнитных волн

рис. 15.

Литература.

1. Першинзон Е.М., Малов Н.Н., Эткин В.С. «Курс общей физики. Оптика и

атомная физика.» Москва, Просвещение, 1981.

2. Ландсберг Г.С. «Оптика.» Москва, Наука, 1976.

3. Михайличенко Ю.П. «Двойное лучепреломление сантиметровых электромагнитных

волн. Методические указания.» Томск, 1986.

4. А. Портис. «Берклеевский курс физики. Физическая лаборатория.» Москва,

Наука, 1972.



(C) 2009