Światło jako fala elektromagnetyczna

Drgające pola, które wzajemnie się wzbudzają, nazywamy promieniowaniem elektromagnetycznym. Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodzi się w przestrzeni jak fala o częstotliwości równej częstotliwości drgań ładunku elektrycznego, który jest jej źródłem, i dlatego promieniowanie to nazywamy falą elektromagnetyczną.

ŚWIATŁO NIESPOLARYZOWANE

Elementarne źródła wysyłają światło w postaci krótkich

impulsów - ciągów falowych - trwających około 10-8 s.

W każdym takim ciągu pole elektryczne ma ustalony kierunek.

Pola elektryczne w różnych ciągach skierowane są zazwyczaj

w różne strony.

Światło złożone z wielkiej ilości takich ciągów jest

niespolaryzowane.

Ś. Spolaryzowane liniowo

drganie odbywa się wzdłuż linii prostej. Każde drganie można przedstawić jako sumę drgań wzdłuż osi X i Y. W przypadku polaryzacji liniowej drgania składowe są w fazie lub w przeciwfazie (180°). Stosunek amplitud drgań składowych określa kierunek drgania a tym samym i polaryzację. W polaryzacji liniowej przemieszczenie (natężenie pola elektrycznego) punktu w każdym cyklu przechodzi dwa razy przez zero.

Światło spolaryzowane kołowo-

Drganie to odpowiada ruchowi po okręgu. Można je rozłożyć na dwa drgania o jednakowych amplitudach. mówi się o polaryzacji kołowej prawoskrętnej lub polaryzacji kołowej lewoskrętnej. W polaryzacji kołowej przemieszczenie (natężenie pola elektrycznego) ma zawsze taką samą wartość, zmienia się tylko kierunek przemieszczenia.

Światło spolaryzowane eliptycznie

Jest uogólnieniem polaryzacji kołowej. Ruch ciała wytwarzającego drganie odbywa się po elipsie. Drganie to rozkłada się, podobnie jak w polaryzacji kołowej, na drgania o fazie przesuniętej o 90° lub 270° ale drgania składowe mają różne amplitudy. Polaryzacja eliptyczna może być wyrażona jako złożenie polaryzacji liniowej i kołowej.

Światło liniowo spolaryzowane otrzymuje się poprzez:

1. podwójne załamanie,

2. odbicie od dielektryka,

3. wielokrotne załamanie w dielektryku,

4. dichroizm.

Pryzmat Nicola (zwany nikolem) - rodzaj polaryzatora. Służy do wyeliminowania jednego z dwóch promieni spolaryzowanych wskutek podwójnego załamania.

Pryzmat polaryzujący jest utworzony z romboedrycznego kryształu odpowiednio oszlifowanego, przeciętego na dwie części i sklejonego. Oś jest równoległa do powierzchni na którą pada promień. Promień światła po wejściu do kryształu, rozszczepia się więc na dwa promienie spolaryzowane w kierunkach wzajemnie prostopadłych: zwyczajny i nadzwyczajny. Oba promienie biegną w krysztale po tej samej drodze, ale z inną prędkością.

Schemat polarymetru: 1 - transformator obniżający napięcie, 2 - lampa sodowa, 3 - matówka, 4 - polaryzator, 5 - kuweta z roztworem cukru, 6 - płytka półcieniowa, 7 - analizator, 8 - obrotowy kątomierz z noniuszem do odczytu kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji, 9 - lu­netka, 10 - pokrętło do regulacji kątomierza, 11 - pokrętło do ustawiania ostrości obrazu, 12 - soczewka do odczytywania kąta z kątomierza.

Zasada działania polarymetru polega na obrocie analizatora o kąt jakiemu uległa skręce­niu płaszczyzna polaryzacji światła po przejściu przez roztwór substancji optycznie czynnej, którą wprowadzono pomiędzy nikole. Światło monochromatyczne odpowiadające długości fali linii D światła sodowego przechodzi przez soczewkę kolimatora i jako wiązka równoległa tra­fia na polaryzator. Światło spolaryzowane przechodzi przez rurkę zawierającą roztwór sub­stancji optycznie czynnej do analizatora sprzężonego z kątomierzem z noniuszem. Dwie lupki zamontowane przy okularze ułatwiają odczyt z dokładnością do 0,05 stopnia. Pole widzenia w polarymetrze podzielone jest na trzy części, które w zależności od położenia analizatora mają różny stopień zaciemnienia. Należy tak ustawić analizator aby pole widzenia było jednolite i możliwie najciemniej­sze. Kąt odczytany na kątomierzu jest zerem polarymetru. Po wstawieniu do polarymetru rurki z roztworem obraz zmienia się, ponieważ roztwór spowodował skręcenie płaszczyzny polary­zacji. Pokręcając tarczą obrotową doprowadza się pole widzenia do znów jednolitego zaciem­nienia trzech części pola widzenia. Różnica między kątem odczytanym w tym położeniu, a zerem polarymetru jest równa kątowi skręcenia α.

Prawo Brewstera- Gdy na granicę ośrodków przezroczystych pada światło niespolaryzowane pod takim kątem, że promień odbity i załamany tworzą kąt prosty, to światło odbite jest całkowicie spolaryzowane. Kierunek pola elektrycznego światła odbitego jest prostopadły do płaszczyzny padania. Polaryzacja ta w optyce zwana jest prostopadłą i oznaczana S. Promień załamany jest spolaryzowany częściowo.

---