13. Optyka

13.8. Polaryzacja przez odbicie.

Fala elektromagnetyczna, to fala poprzeczna. Wektory E i B są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali. We wszystkich punktach wektory E (podobnie jak B) są do siebie równoległe. Pole elektryczne drga równolegle do osi pionowej w płaszczyźnie YZ - płaszczyźnie drgań. Taka fala jest falą spolaryzowaną liniowo w kierunku y.

Światło niespolaryzowane przepuszczone przez polaryzator zostaje spolaryzowane w płaszczyźnie określonej przez polaryzator.

Jeżeli kierunki polaryzacji polaryzatora i analizatora są równoległe do siebie, światło przechodzi przez nie i jest liniowo spolaryzowane.

Jeżeli kierunki polaryzacji są wzajemnie prostopadłe - światło nie przejdzie przez analizator.

Mechaniczny model polaryzatorów dla powyższych sytuacji.

Prawo Malusa

Jeżeli światło spolaryzowane pada na polaryzator , wówczas drgania wektora E można rozłożyć na składowe.

E_z = E_m⋅ sinθ

E_y = E_m⋅ cosθ

Przy przejściu przez polaryzator składowa z zostaje zaabsorbowana i początkowe natężenie światła I₀ maleje.

Natężenie światła jest proporcjonalne do: I ∼

Wobec tego, w tym przypadku I ∼
natomiast natężenie I₀ ∼

Czyli z równania ze składową E_y otrzymujemy:

Jest to prawo Malusa dotyczące przypadku gdy światło padające na polaryzator jest już spolaryzowane.

Gdy kąt skręcenia θ = nπ dla n = 1, 2, … wówczas I ≠ 0

gdy
to I = 0

Polaryzacja przez odbicie.

Światło niespolaryzowane pada na płytkę szklaną, a wektor E ma dwie składowe: równoległą i prostopadłą do płaszczyzny padania. Światło odbite ma też dwie składowe ale nie są one jednakowe.

Przy świetle padającym pod kątem całkowitej

polaryzacji - kątem Brewstera, światło odbite jest całkowicie spolaryzowane i występują tylko składowe prostopadłe. Promień załamany jest wówczas częściowo spolaryzowany.

czyli

Filtr polaryzacyjny

Światło niespolaryzowane, padając na zespół płytek szklanych (lub warstw filtru cienkowarstwowego) pod kątem Brewstera daje wiązkę odbitą spolaryzowaną prostopadle i wiązkę załamaną, w której ubywa przechodzą do kolejnych warstw filtru składowej prostopadłej. W efekcie światło wychodzące z filtru ma tylko składową polaryzacji leżącą w płaszczyźnie.

Zastosowanie: okulary polaryzacyjne (używają wędkarze, sportowcy, himalajiści) specjalne szyby stosowane w lotnictwie i samochodach.

13.9. Dwójłomność (polaryzacja liniowa, eliptyczna i kołowa).

Światło niespolaryzowane padając na kryształ kalcytu CaCO₃ zostaje rozszczepione na dwa promienie spolaryzowane: promień zwyczajny o (- ordinaire) i nadzwyczajny e (-extraordinaire).

Własności promieni:

1. Promień o- spełnia prawo Snelliusa:
   

2. Promień e - nie spełnia prawa załamania

3. Płaszczyzny polaryzacji tych całkowicie spolaryzowanych promieni są do siebie prostopadłe

4. 
   gdzie

Niektóre kryształy (np. turmalin) silnie pochłaniają promień nadzwyczajny i dlatego już płytka o grubości 1 mm wycięta z turmalinu przepuszcza wyłącznie całkowicie spolaryzowany promień zwyczajny.

Interferencja światła spolaryzowanego

Założenie: 1. promienie e i o są spójne (koherentne) - pochodzą z wcześniejszego podwójnego załamania;

2. promienie mają wzajemnie prostopadłe kierunki polaryzacji.

Różnica faz

gdzie l - grubość płytki

lub dla danej długości fali λ:

- WAŻNE! - odczyt zapisanej informacji na dysku optycznym.

Polaryzacja eliptyczna.

Światło spolaryzowane pada na kalcyt, którego oś optyczna jest równoległa do płaszczyzny na którą pada światło i tworzy pewien kąt Δϕ z płaszczyzną polaryzacji. Składowe wektora E

jeżeli
to

oraz

więc

- elipsa

Natomiast gdy składowe są jednakowe: E_mo = E_me ⇒
- koło

Światło kołowo spolaryzowane

z

x

y

---