3201

RODZAJE POLARYZACJI

(1) Światło spolaryzowane liniowo (w płaszczyźnie),

(2) Światło spolaryzowane eliptycznie (w przyp. szczeg. kołowo, li-

niowo).

Polaryzacja eliptyczna występuje w kryształach anizotropowych

optycznie wykazujących zjawisko dwójłomności (naturalnej), np. w

kalcycie:

Wewnątrz kryształu dwójłomne-

go fala spolaryzowana liniowo

rozdziela się na dwie fale (skła-

dowe) o równych amplitudach

(bo kąt wynosi 45

o

) poruszające

się z różnymi prędkościami.

d

45

o

duże

V

e

wiązka
padająca

kryształ
CaCO

3

e

o

3202

W krysztale dwójłomnym promień nadzw. wyprzedza zwyczajny,

np.:

3203

Jeżeli kryształ utniemy w miejscu, w którym obydwa promienie są w

tej samej fazie, to na wyjściu otrzymamy falę spolaryzowaną linio-

wo:

∆φ

π

π

= 0, , 2

fala
spolaryzowana
liniowo

kryształ
dwójłomny

fala
spolaryzowana
liniowo

3204

Jeżeli kryształ przytniemy aby różnica faz różniła się o π/2:

∆φ

π/

= n 2

fala
spolaryzowana
kołowo

1

2 3

4 5

6 7

3205

Ogólnie:

∆φ

π

π

= 0, , 2

∆φ

π/

= n 2

- polaryzacja liniowa

- polaryzacja kołowa

każdy inny przypadek - polaryzacja eliptyczna

3206

ZJAWISKO KERRA

Odkryte przez J.Kerra w 1875 r.

Jest to zjawisko powstawania optycznej dwójłomności wymu-

szonej w ośrodku spowodowane zewnętrznym polem elek-

trycznym.

Ź

P

A

x

z

y

d

U

+

+

+

+ +

+

- - -

- -

-

-

n

Własności optyczne ośrodka w kierunku II do zewn. pola E są

inne niż w kierunku ┴. Powstaje anizotropia optyczna. Kierunek osi
optycznej jest ┴ do zewn. E.

Przyczyną wystąpienia zjawiska Kerra jest polaryzacja dielektry-

ka i ustawienie cząsteczek ośrodka II do kierunku pola.

Stała dielektryczna ε

E

w kierunku pola el. jest inna niż w pozo-

stałych kierunkach, więc występuje różnica we współczynnikach
załamania n

o

- n

e

.

3207

Pod wpływem pola E przyłożonego pod kątem 45

o

do płaszczy-

zny polaryzacji światła, następuje rozszczepienie na dwie wiązki o i
e. Różnica współcz. załamania jest proporcjonalna do E

2

:

n

o

- n

e

= k E

2

,

k - wsp. proporcjonaln. Drogi optyczne:
l

o

= n

o

d, i l

e

= n

e

d, gdzie d - długość ośrodka

skąd różnica dróg optycznych: ∆l = l

o

- l

e

= d (n

o

-n

e

)

∆l = d k E

2

= d k/λ E

2

λ,

Stała Kerra: K = k/λ,

2

2

2

V

m

m

V

m

]

K

[

=

=

.

d

E

K

l

2

⋅

λ

⋅

⋅

=

∆

∆l ~ E

2

, λ, d.

Dobierając odpowiednio wartość E można zmieniać różnicę

dróg optycznych.

Efekt szybki - anizotropia optyczna znika po t ~ 10

-10

s po wyłą-

czeniu pola el.

Komórki Kerra stosuje się m.in. do szybkiej modulacji światła

(np. w kinematografii, w zapisie dźwiękowym...).

Silny efekt Kerra wykazują niektóre ciecze dielektryczne:

ciecz:

K [mV

-2

]

chloroform

358 10

-16

anilina

181,0

cykloheksan

7,9

czterochlorek węgla

8,2

aceton

1807,0

nitrobenzen

35 050

3208

ZJAWISKO COTTONA-MOUTONA (VOIGHTA)

Jest to zjawisko powstawania optycznej dwójłomności wymu-
szonej w ośrodku spowodowane zewnętrznym polem magne-
tycznym.
Zjawisko odkryte:

- w cieczach przez A.Cottona i H.Moutona,
- w parach i gazach przez Voighta (w ciałach stałych znane jako

zjawisko Voighta).

Największe znaczenie praktyczne ma zj. Voighta występujące w
półprzewodnikach i magnetykach.

Zjawisko występowania anizotropii optycznej (podwójnego za-

łamania) jest podobne do obserwowanego w kryształach jedno-
osiowych.

Ź

P

A

Różnica dł. dróg opt.: optycznych:

∆l = d(n

o

- n

e

) = C H

2

λ d

gdzie: d - dł. ośrodka, C - st. Cottona-Moutona, H - natężenie pola
magn., λ - dł fali.

3209

ZJAWISKO FARADAYA

Zjaw. Faradaya polega na skręceniu płaszczyzny polaryzacji świa-
tła spolaryzowanego liniowo, biegnącego w ośrodku umieszczonym
w silnym polu magnetycznym.

W konfiguracji tej światło jest przepuszczane wzdłuż lini sił pola

magnetycznego B.

Ź

P

A

+ + + + + + + +

magnes

B

Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji:

α = k B d

,

gdzie: B - wielkość indukcji pola magnet., d - długość ośrodka,
k - stała Verdetta (zdolność ośrodka do skręcenia p.p.).

(

)

p

l

n

n

d

2

−

λ

π

=

α

,

Zj. Faradaya tłumaczy się wpływem pola magnetycznego na

różną prędkość rozchodzenia się w danym ośrodku fali spolaryzo-
wanej kołowo lewo- i prawo-skrętnie.

Zj. magnetycznego skręcenia płaszcz. polaryz. wywołane jest

zmianami precesji elektronów swobodnych w atomach i cząstecz-
kach pod wpływem B ( proces szybki ∆t ≈ 10

-9

s).