Nr ćwiczenia 34	Temat ćwiczenia Badanie polaryzacji światła i efektów fotooptycznych.
Nr zespołu 10	Nazwisko i imię Kruk Leszek
Data wyk. ćw. 08.03.1999	Wydział, rok, grupa EAIiE, I rok, 3 grupa

Wprowadzenie

Zjawiska dyfrakcji i interferencji występują zarówno dla fal poprzecznych jak i podłużnych. Zjawisko polaryzacji natomiast występuje tylko w przypadku fal poprzecznych. Występowanie zjawiska polaryzacji dla fal świetlnych dowodzi więc, że fale świetlne są falami poprzecznymi. Fale świetlne są falami elektromagnetycznymi, w których zmianom periodycznym ulega zarówno wektor pola elektrycznego E, jak i wektor pola magnetycznego B. Oba te wektory są prostopadłe do siebie i do kierunku rozchodzenia się fali, czyli do wektora prędkości światła. Promień świetlny, dla którego drgania wektora elektrycznego E i magnetycznego B odbywają się w dwóch ściśle określonych wzajemnie prostopadłych płaszczyznach , nazywa się liniowo spolaryzowanym. Światło składające się częściowo ze światła nie spolaryzowanego, a częściowo ze światła spolaryzowanego nazywamy światłem częściowo spolaryzowanym. Dla takiego światła określamy stopień (współczynnik) polaryzacji jako:

gdzie: I_p-natężenie światła spolaryzowanego, I_n-natężenie światła nie spolaryzowanego.

Światło liniowo spolaryzowane rozchodzi się bez zmiany kierunku płaszczyzny polaryzacji w próżni i większości ośrodków przezroczystych. Istnieją jednak ośrodki, zwane optycznie aktywnymi, które wywołują skręcanie płaszczyzny polaryzacji. Wektor E fali elektromagnetycznej w tych ośrodkach nie leży w jednej płaszczyźnie, lecz zatacza linię śrubową. W celu pomiaru kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji badaną substancję umieszczamy w wiązce światła pomiędzy dwoma polaroidami (lub filtrami polaryzacji). Jeden z tych elementów wytwarza światło spolaryzowane, drugi służy do pomiaru kąta skręcenia.

Ponieważ wiadomo, że oddziaływania elektromagnetyczne rządzące procesem rozchodzenia się światła są symetryczne względem odbić płaszczyzny (spełniają prawo zachowania parzystości) więc przyczyna skręcenia płaszczyzny polaryzacji musi tkwić w budowie cząsteczek ośrodka, asymetrycznych względem odbicia od płaszczyzny. Przykładem substancji optycznie czynnej jest sacharoza (zwykły cukier). Spośród substancji stałych aktywność optyczną wykazują niektóre kryształy , których struktura nie posiada żadnej płaszczyzny symetrii np. (kwarc SiO₂). W polarymetrze używanym w ćwiczeniu aktywność optyczna kwarcu została wykorzystana w tzw. płytce Laurenta, umożliwiającej dokładniejszy pomiar kąta skręcenia.

Dla niezbyt dużych stężeń można przyjąć, że kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji będzie proporcjonalny do długości l i stężenia roztworu c. Współczynnik proporcjonalności a nazywamy skręceniem właściwym roztworu.

Jako kierunek polaryzacji światła (fali elektromagnetycznej) uznaje się kierunek pola E (światło jest spolaryzowane wzdłuż osi x-ów).

Polaryzator liniowy jest to urządzenie, które wiązkę fali elektromagnetycznej nie spolaryzowanej zamienia w spolaryzowaną liniowo. Następuje to:

• przy wykorzystaniu zjawiska podwójnego odbicia oraz zjawiska dichroizmu, które związane jest z niejednorodną czyli anizotropową absorpcją optyczną.

W polaryzatorach jest zawsze zdefiniowana tzw. oś transmisji wzdłuż której nie zachodzi pochłanianie energii fali elektromagnetycznej.

---