Światło niespolaryzowane a spolaryzowane

1

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 1

Światło niespolaryzowane a spolaryzowane

 wektor natężenia pola

elektrycznego E odpowiedzialny za polaryzację (umowa)

 światło niespolaryzowane - przypadkowe zmiany kierunku drgań wektora E

 światło spolaryzowane - ściśle uporządkowane zmiany kierunku drgań wektora E

 światło częściowo spolaryzowane - przypadek pośredni

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 2

Rodzaje polaryzacji

 liniowa - wektor E drga wyłącznie w jednej płaszczyźnie (zwanej płaszczyzną drgań)

 kołowa - wektor E ma stale tę samą wartość, natomiast kierunek zmienia się w taki sposób, że koniec wektora zatacza w ciągu jednego okresu fali pełny okrąg (zależnie od kierunku

obrotu wyróżnia się polaryzację kołową lewo- i prawoskrętną)

 eliptyczna - koniec wektora E zatacza w ciągu jednego okresu fali pełną elipsę (można ją otrzymać poprzez złożenie polaryzacji liniowej i kołowej)

 złożona (np. radialna czy azymutalna)

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 3

Polaryzator

 element optyczny służący do otrzymywania światła spolaryzowanego liniowo

 „klasyka gatunku”

 nikol - dwie sklejone balsamem kanadyjskim bryły szpatu islandzkiego (idea wykorzystywana nadal w bardziej zaawansowanych polaryzatorach)

 polaroid - warstwa przezroczystego tworzywa rozciągnięta w jednym kierunku i nałożona na szkło (wynaleziony przez Landa w 1938 r., opatentowany przez firmę Polaroid)

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 4

Polaryzator

 działanie polaryzatora na wiązkę światła niespolaryzowanego o natężeniu I

 po przejściu światło spolaryzowane liniowo w kierunku narzuconym przez polaryzator

 natężenie I

2

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 5

Polaryzator

 działanie polaryzatora na wiązkę światła spolaryzowanego liniowo o natężeniu I

 po przejściu światło spolaryzowane liniowo w kierunku narzuconym przez polaryzator (zmiana kierunku polaryzacji o kąt θ₎

 natężenie I - prawo Malusa

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 6

Polaryzacja przy odbiciu

 polaryzacja poszczególnych promieni świetlnych

 promień padający - światło niespolaryzowane

 promień odbity - światło częściowo lub całkowicie spolaryzowane

 promień załamany - światło częściowo spolaryzowane

 pozioma polaryzacja światła odbitego - pionowy kierunek polaryzacji słonecznych okularów polaryzacyjnych

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 7

Polaryzacja przy odbiciu

 całkowita polaryzacja światła odbitego tylko w przypadku padania (i odbicia)

pod kątem Brewstera (promień odbity i załamany wzajemnie prostopadłe)

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 8

Polaryzacja przy odbiciu

 prawo załamania

 kąt Brewstera

3

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 9

Polaryzacja przy załamaniu

 dwójłomność - odkryte przez Bartholina w 1669 r. zjawisko podwójnego załamania światła w kryształach, skutkującego powstawaniem dwóch promieni o wzajemnie prostopadłej polaryzacji

 promień zwyczajny (o)

 promień nadzwyczajny (e)

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 10

Skręcenie płaszczyzny polaryzacji

 aktywność optyczna - zdolność niektórych substancji (zarówno ciał stałych, jak i płynów) do przesuwania kierunku polaryzacji o pewien kąt, zaobserwowana po raz pierwszy w 1811 r.

przez Arago dla kwarcu

 zastosowanie

 identyfikacja składu roztworu

 pomiar stężenia roztworu

 określanie poziomu glukozy we krwi (nowa metoda w fazie rozwoju)

 identyfikacja minerałów w cienkich warstwach

 zmiana kierunku polaryzacji w układzie optycznym