O ptyka falowa - polaryzacja 1

POLARYZACJA ÐWIATºA

- wektor Ñwietlny

Ðwiat»o naturalne

- Ñwiat»o, w którym drgania wektora Ñwietlnego

w róónych kierunkach szybko i w sposób

nieuporzdkowany zamieniaj si“ wzajemnie

(Ñwiat»o zdepolaryzowane).

Ðwiat»o spolaryzowane - Ñwiat»o, w którym drgania wektora Ñwietlnego

s w jakiÑ sposób uporzdkowane

Polaryzacja liniowa - rodzaj polaryzacj i, k iedy drga nia wektora

Ñwietlnego zachodz tylko w jednej

przechodzcej przez promie½ p»aszczyïnie

Wed»ug nowej terminologii:

P»aszczyzna polaryzacji = p»aszczyzna

drga½

O ptyka falowa - polaryzacja 2

Polaryzacja eliptyczna - rodzaj polaryzacji, kiedy wektor obraca si“

wokó» promienia, a koniec wektora opisuje

elips“.

Polaryzacja ko»owa -

rodzaj polaryzacji eliptycznej, kiedy koniec

wektora opisuje okrg.

Polaryzacja eliptyczna (ko»owa) jest prawoskr“tna kiedy wzgl“dem

kierunku przeciwnego do biegu promienia (dla obserwatora patrzcego

naprzeciw promienia) wektor obraca si“ zgodnie z kierunkiem ruchu

wskazówek zegara. W przypadku przeciwnym polaryzacja eliptyczna

(ko»owa) jest lewoskr“tna.

O ptyka falowa - polaryzacja 3

Ðwiat»o

spolaryzowane

cz“Ñciowo

-

Ñwiat»o, w którym drgania o jednym kierunku

przewaóaj nad drganiami we wszystkich

pozosta»ych kierunkach

Polaryzator

-

przyrzd s»uócy do wydzielenia Ñwiat»a o

polaryzacji liniowej ze Ñwiat»a naturalnego

lub cz“Ñciowo spolaryzowanego

P»aszczyzna

polaryzatora

-

p»aszczyzna drga½ wektora Ñwiat»a po

przejÑciu przez polaryzator

PrzejÑcie Ñwiat»a liniowo spolaryzowanego przez polaryzator

c - sta»a

Sk»adowa

wektora elektrycznego jest wyt»umiana.

- prawo Malusa

O ptyka falowa - polaryzacja 4

PrzejÑcie Ñwiat»a naturalnego przez polaryzator

Nat“óenie Ñwiat»a zwizane ze sk»adowymi wektorów równoleg»ymi

do p»aszczyzny polaryzatora stanowi po»ow“ ca»kowitego nat“óenia ,

std

PrzejÑcie Ñwiat»a naturalnego przez uk»ad dwóch polaryzatorów

Polaryzator i analizator s „skrzyóowane” jeÑli

.

PrzejÑcie Ñwiat»a spolaryzowanego eliptycznie przez polaryzator

Na wyjÑciu z polaryzatora otrzymuje si“
Ñwiat»o spolaryzowane liniowo o amplitudzie

drga½ wektora elektrycznego

zaleónej od

orientacji p»aszczyzny polaryzatora wzgl“dem

elipsy drga½ wektora Ñwiat»a padajcego.

W przypadku Ñwiat»a spolaryzowanego ko»owo nat“óenie Ñwiat»a po

przejÑciu przez polaryzator nie zaleóy od orientacji p»aszczyzny polaryzatora.

O ptyka falowa - polaryzacja 5

Zjawiska fizyczne wykorzystywane w polaryzatorach

! polaryzacja Ñwiat»a przy odbiciu od dielektryków
! dwój»omnoу (podwójne za»amanie Ñwiat»a)
! dichroizm

Polaryzacja Ñwiat»a przy odbiciu od dielektryków

Jeóeli kt padania Ñwiat»a na granic“

rozdzia»u dwóch dielektryków jest róóny

od zera, to w ogólnoÑci promie½ odbity i

promie½ za»amany s cz“Ñciowo

spolaryzowane.

Prwo Brewstera

- sk»adowa równoleg»a do

p»aszczyzny padania

- sk»adowa prostopad»a do

p»aszczyzny padania

Dla

= kt Brewstera

odbija si“ tylko sk»adowa

- prawo Brewstera

O ptyka falowa - polaryzacja 6

DWÓJºOMNOЂ

Dwój»omnoу - Podwójne za»amanie Ñwiat»a w kryszta»ach dwój»omnych,

spowodowane anizotropow budow kryszta»ów. Promie½

padajcy na kryszta» rozdziela si“ wewntrz kryszta»u na

dwa promienie rozchodzce si“ w ogólnoÑci z róónymi

pr“dkoÑciami i w róónych kierunkach.

Kryszta»y dwój»omne

Jednoosiowe

Dwuosiowe

Rozdzielaj promie½ padajcy na

promie½ zwyczajny i nadzwyczajny

(szpat islandzki, kwarc, turmalin)

Rozdzielaj promie½ padajcy na

dwa promienie nadzwyczajne

(mika, gips)

Promie½

zwyczajny

Podlega zwyk»emu prawu za»amania. Leóy w

jednej p»aszczyïnie z promieniem padajcym i

normaln do powierzchni »amicej (o -

ordinarius).

Promie½

nadzwyczajny

Na ogó» nie leóy w jednej p»aszczyïnie z

promieniem padajcym i normaln do powierzchni
»amicej. Stosunek sinusów kta padania i kta

za»amania nie pozostaje sta»y przy zmianie kta

padania (e - extraordinarius).

OÑ optyczna

kryszta»u

Kierunek, wzd»uó którego promie½ zwyczajny i

nadzwyczajny rozchodz si“ z t sam pr“dkoÑci.

Przekrój g»ówny

(p»aszczyzna

g»ówna) kryszta»u

Dowolna p»aszczyzna przechodzca przez oÑ

optyczn. W kryszta»ach jednoosiowych jest to

p»aszczyzna drga½ promienia nadzwyczajnego.

Promie½ zwyczajny i nadzwyczajny s ca»kowicie spolaryzowane w

p»aszczyznach wzajemnie prostopad»ych.

O ptyka falowa - polaryzacja 7

Kryszta»y jednoosiowe

Ich budow“ moóna przedstawiƒ w postaci uk»adu komórek elementarnych

takich jak na rysunku

a, c - sta»e sieci.

Wszystkie kierunki równoleg»e do kraw“dzi c

stanowi oÑ optyczn kryszta»u.

Dwie wartoÑci wzgl“dnej przenikalnoÑci elektrycznej

(sta»ej dielektrycznej)

Mimo dwóch róónych

wartoÑci

sta»ej

dielektrycznej

równanie

materia»owe

jest w dalszym cigu spe»nione po przyj“ciu, óe nie jest skalarem a

tensorem

tensor sta»ej dielektrycznej

Z symetrii wynika, óe ogólnie tylko 6 z 9 wspó»czynników

moóe byƒ

róónych. Tensor ten redukuje si“ do 3 wyrazów diagonalnych, jeóeli osie

uk»adu wspó»rz“dnych przyjmie sie jako równoleg»e do kraw“dzi komórki

elementarnej. Moóna zatem np. napisaƒ

W kryszta»ach dwój»omnych wektory i

mog nie byƒ równoleg»e.

O ptyka falowa - polaryzacja 8

Dla kryszta»ów jednoosiowych charakterystyczne s dwie wartoÑci sta»ej

dielektrycznej, a tym samym dwa wspó»czynniki za»amania

i

PrzejÑcie Ñwiat»a przez kryszta» jednoosiowy

a)

kierunek wizki Ñwiat»a jest zgodny z osi optyczn (p»ytka

krystaliczna wyci“ta prostopadle do osi optycznej)

Kaóda ze sk»adowych

i

dowolnego z wektorów postrzega kryszta»

w taki sam sposób. Wewntrz kryszta»u wizki Ñwiat»a odpowiadajce tym

sk»adowym poruszajc si“ z t sam pr“dkoÑci

. Polaryzacja

wizki wyjÑciowej nie róóni si“ od polaryzacji wizki wejÑciowej.

O ptyka falowa - polaryzacja 9

b)

kierunek wizki Ñwiat»a jest prostopad»y do osi optycznej (p»ytka

krystaliczna wyci“ta równolegle do osi optycznej)

Wewntrz kryszta»u wizki Ñwiat»a odpowiadajce sk»adowym

i

poruszaj si“ w tym samym kierunku, ale maj róóne pr“dkoÑci

Ta róónica pr“dkoÑci powoduje, óe na wyjÑciu z p»ytki

i

maj róóne

fazy. Polaryzacja wizki wyjÑciowej na ogó» róóni si“ od polaryzacji wizki

wejÑciowej.

Optyka falowa - polaryzacja 10

c)

przypadek ogólny (p»ytka krystaliczna nie jest wyci“ta ani równolegle

ani prostopadle do osi optycznej)

Nast“puje przestrzenne rozdzielenie wizki padajcej na dwie, zwyczajn i

nadzwyczajna, spolaryzowane prostopadle wzgl“dem siebie. Kaóda z wizek

wybiera najkrótsz drog“ optyczn (zasada Fermata). Ze wzgl“du na róóne

wspó»czynniki za»amania najkrótsza droga optyczna kaódej z wizek jest

inn drog geometryczn.

Podwójne za»amanie Ñwiat»a w krysztale

(kalcyt, szpat islandzki)

- oÑ optyczna

Pryzmat W. Nicola (nikol)

Jest to polaryzator, w którym wykorzystano zjawisko podwójnego za»amania
Ñwiat»a. Dwa pryzmaty ze szpatu islandzkiego sklejone specjaln óywic

(balsamem kanadyjskim)

Wizka ndzw.

M N - oÑ optyczna

Wizka zwyczajna jest poch»aniana w obudowie pryzmatu.