P o l i t e c h n i k a W a r s z a w s k a
W y d z i a B F i z y k i
2 8
L a b o r a t o r i u m F i z y k i I P Bd .
G r a |y n a C h e n d o r
J e r z y F i l i p o w i c z
Z J A W I S K O S K R C E N I A P AA S Z C Z Y Z N Y P O L A R Y Z A C J I ZW I A T AA
1 . P o d s t a w y f i z y c z n e
W z j a w i s k u d y f r a k c j i , i n t e r f e r e n c j i i p o l a r y z a c j i [w i a t Bo z a c h o w u j e s i j a k f a l a
e l e k t r o m a g n e t y c z n a c z y l i r o z c h o d z c y s i w p r z e s t r z e n i c i g z m i e n n y c h p l e l e k t r y c z n y c h
i m a g n e t y c z n y c h w z a j e m n i e s i w y t w a r z a j c y c h . F a l a e l e k t r o m a g n e t y c z n a o p i s a n a j e s t p r z e z w e k t o r
r r
n a t |e n i a p o l a e l e k t r y c z n e g o ( E ) , w e k t o r i n d u k c j i p o l a m a g n e t y c z n e g o ( B ) o r a z w e k t o r f a l o w y
r r r r
2
( k ) o k r e [l a j c y k i e r u n e k r o z c h o d z e n i a s i f a l i , k = g d z i e j e s t d Bu g o [c i f a l i . W e k t o r y E , B i
r
k s d o s i e b i e w z a j e m n i e p r o s t o p a d Be a z a t e m f a l a e l e k t r o m a g n e t y c z n a j e s t f a l p o p r z e c z n .
z
a )
r
r k
E
y
x
z
b )
r
r
k
E
y
x
r
R y s . 1 F a l a s p o l a r y z o w a n a l i n i o w o , w e k t o r E d r g a w p Ba s z c z y zn i e : a ) y z , b ) x y .
Zw i a t Bo m o |e b y s p o l a r y z o w a n e l i n i o w o , k o Bo w o l u b e l i p t y c z n i e . P o l a r y z a c j a l i n i o w a m a
m i e j s c e g d y d r g a n i a w e k t o r a n a t |e n i a p o l a e l e k t r y c z n e g o z a c h o d z t y l k o w j e d n e j p Ba s z c z y zn i e , k t r a
n i e z m i e n i a w c z a s i e s w e j o r i e n t a c j i w p r z e s t r z e n i ( r y s . 1 ) . I n a c z e j m w i c p Ba s z c z y z n a d r g a D w e k t o r a
r
E j e s t t a s a m a w z d Bu | c a Be g o p r o m i e n i a . G d y k o n i e c w e k t o r a n a t |e n i a p o l a e l e k t r y c z n e g o f a l i
o p i s u j e l i n i [r u b o w k o Bo w l u b e l i p t y c z n m w i m y o [w i e t l e s p o l a r y z o w a n y m k o Bo w o l u b e l i p t y c z n i e .
1 . 1 . M e t o d y w y t w a r z a n i a [w i a t Ba l i n i o w o s p o l a r y z o w a n e g o .
Zw i a t Bo s p o l a r y z o w a n e l i n i o w o m o |n a o t r z y m a z a p o m o c p o l a r y z a t o r w d w j Bo m n y c h ,
p o l a r y z a t o r w o d b i c i o w y c h o r a z p o l a r o i d w c z y l i b Bo n p o l a r y z u j c y c h .
N a j c z [c i e j s t o s o w a n y p o l a r o i d H m o |n a o t r z y m a o g r z e w a j c a n a s t p n i e s z y b k o r o z c i g a j c
p r z e z r o c z y s t b Bo n z a l k o h o l u p o l i w i n y l o w e g o . P o d c z a s p r o c e s u w y d Bu |a n i a w i k s z o [ d Bu g i c h
c z s t e c z e k p o l i m e r u j a k i m j e s t a l k o h o l p o l i w i n y l o w y , r o z m i e s z c z o n y c h p o c z t k o w o z u p e Bn i e
2
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
c h a o t y c z n i e , o b r a c a s i i u k Ba d a n i e m a l w z d Bu | t e g o s a m e g o k i e r u n k u a m i a n o w i c i e w k i e r u n k u s i By
w y d Bu |a j c e j . N a s t p n i e b Bo n z a n u r z a s i w r o z t w o r z e b o g a t y m w j o d . A t o m y j o d u p r z e n i k a j d o
w a r s t w y u Bo |o n e j z a l k o h o l u p o l i w i n y l o w e g o . D z i k i t e m u a t o m y j o d u u k Ba d a j s i r w n i e | w Ba Dc u c h y
p o d o b n e d o Ba Dc u c h o w y c h c z s t e k p o l i m e r u . P r a w i e r w n o l e g Be d o s i e b i e Ba Dc u c h y n a s y c o n e j o d e m ,
d z i k i d o b r e m u p r z e w o d n i c t w u j o d u s i l n i e p o c h Ba n i a j d r g a n i a e l e k t r y c z n e z a c h o d z c e w k i e r u n k u d o
n i c h r w n o l e g By m . D r g a n i a w k i e r u n k u p r o s t o p a d By m d o Ba Dc u c h w c z s t e c z e k z o s t a j p r z e p u s z c z o n e
p r a k t y c z n i e b e z s t r a t e n e r g i i .
Zw i a t Bo s p o l a r y z o w a n e m o |n a u z y s k a r w n i e | p r z e z o d b i c i e o d d i e l e k t r y k a . J e d n a k w i z k a
o d b i t a n a o g B n i e j e s t s p o l a r y z o w a n a c a Bk o w i c i e . P o l a r y z a c j c a Bk o w i t w i z k i o d b i t e j m o |n a u z y s k a
j e d y n i e d l a j e d n e j w a r t o [c i k t a p a d a n i a . K t t e n n o s i n a z w k t a B r e w s t e r a [ c z y t a j b r j u s t e r a ] .
9 0 o
R y s . 2 C a Bk o w i t a p o l a r y z a c j a [w i a t Ba p o d c z a s o d b i c i a . - k t p a d a n i a , - k t z a Ba m a n i a .
W i z k a o d b i t a z o s t a j e s p o l a r y z o w a n a c a Bk o w i c i e g d y j e s t p r o s t o p a d Ba d o w i z k i z a Ba m a n e j . K t
p a d a n i a o d p o w i a d a j c y c a Bk o w i t e j p o l a r y z a c j i o k r e [l o n y j e s t w i e c r w n a n i e m :
s i n s i n s i n
n = = = = t g ( 1 )
s i n s i n ( 9 0 - ) c o s
W i z k a z a Ba m a n a s p o l a r y z o w a n a j e s t j e d y n i e c z [c i o w o . Zw i a t Bo s p o l a r y z o w a n e m o |n a r w n i e |
u z y s k a w y k o r z y s t u j c z j a w i s k o p o d w j n e g o z a Ba m a n i a , k t r e m a m i e j s c e w p e w n e j g r u p i e
k r y s z t a B w z w a n y c h k r y s z t a Ba m i d w j Bo m n y m i . K r y s z t a By d w j Bo m n e m a j w Ba s n o [ r o z d z i e l a n i a
p a d a j c e j w i z k i n a d w i e w i z k i z a Ba m a n e j a k p o k a z u j e r y s u n e k 3 . W Ba s n o [c i w i z e k z a Ba m a n y c h s
n a s t p u j c e :
1 . O b i e w i z k i m o g r o z c h o d z i s i w r |n y c h k i e r u n k a c h .
2 . P r d k o [ r o z c h o d z e n i a o b u w i z e k s r |n e .
3 . K a |d a w i z k a j e s t c a Bk o w i c i e s p o l a r y z o w a n a l i n i o w o .
4 . K i e r u n k i d r g a D w e k t o r a n a t |e n i a p o l a e l e k t r y c z n e g o w o b u w i z k a c h s d o s i e b i e w z a j e m n i e
p r o s t o p a d Be .
J e d n a z f a l m a z a w s z e s t a B p r d k o [ n i e z a l e |n o d t e g o w j a k i m k i e r u n k u r o z c h o d z i s i
w k r y s z t a l e . W i z k a t a m a z a t e m s t a By w s p Bc z y n n i k z a Ba m a n i a i s p e Bn i a p r a w o S n e l l i u s a . J e s t t o t a k
z w a n a w i z k a z w y c z a j n a . D l a d r u g i e j w i z k i z w a n e j n a d z w y c z a j n , p r d k o [ f a l i j e s t r |n a i z a l e |y o d
s i n
k i e r u n k u w k t r y m t a f a l a r o z c h o d z i s i w k r y s z t a l e . S t o s u n e k d l a r |n y c h k t w p a d a n i a n i e
s i n
m a d l a f a l i n a d z w y c z a j n e j s t a Be j w a r t o [c i i t r a c i o n d l a t e j w i z k i s e n s f i z y c z n y . Zw i a d c z y o t y m
p r z y k Ba d p r z e d s t a w i o n y n a r y s . 3 b , g d y [w i a t Bo p a d a p r o s t o p a d l e n a p o w i e r z c h n i k r y s z t a Bu . D l a w i z k i
n a d z w y c z a j n e j s t o s u n e k s i n u s w b y Bb y w t y m p r z y p a d k u r w n y z e r o ( = 0 , `" 0 ) . W o b e c t e g o
w s p Bc z y n n i k i e m z a Ba m a n i a f a l i n a d z w y c z a j n e j n a z y w a m y s t o s u n e k p r d k o [c i f a l i w p r |n i d o
p r d k o [c i f a l i n a d z w y c z a j n e j w k r y s z t a l e . P r d k o [ w i z k i n a d z w y c z a j n e j z a l e |y o d k t a j a k i t w o r z y
w i z k a [w i a t Ba z p e w n y m w y r |n i o n y m k i e r u n k i e m z w a n y m o s i o p t y c z n k r y s z t a Bu . J e [l i w k r y s z t a l e
j e s t t y l k o j e d e n t a k i k i e r u n e k m w i m y , |e k r y s z t a B j e s t j e d n o o s i o w y . G d y w i z k a b i e g n i e w z d Bu | o s i
o p t y c z n e j k r y s z t a Bu , p o d w j n e z a Ba m a n i e n i e z a c h o d z i ; o b i e w i z k i z w y c z a j n a i n a d z w y c z a j n a
r o z c h o d z s i z j e d n a k o w p r d k o [c i . W m i a r w z r o s t u k t a p o m i d z y k i e r u n k i e m w i z k i
n a d z w y c z a j n e j i k i e r u n k i e m o s i o p t y c z n e j r o [n i e r |n i c a m i d z y p r d k o [c i w i z k i n a d z w y c z a j n e j
3
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
i p r d k o [c i w i z k i z w y c z a j n e j , p r z y b i e r a j c w a r t o [ e k s t r e m a l n d l a k i e r u n k u p r o s t o p a d Be g o d o o s i
o p t y c z n e j .
b )
a )
n a d z w y c z a j n a
= 0
z w y c z a j n a
n d z w .
z w .
R y s . 3 P o d w j n e z a Ba m a n i e w i z k i w k r y s z t a l e d w j Bo m n y m .
P 1 A
E
H
q 2
B
F
q 1
D
G
P 2
C
P 1 A
B
2 2 o
w i z k a z w y c z a j n a ( z w . )
4 4 o
D
C
P 2
o [ o p t y c z n a w i z k a
n a d z w y c z a j n a ( n d z w . )
R y s . 4 B i e g w i z k i [w i a t Ba w p r y z m a c i e N i c o l a .
P r o b l e m o t r z y m a n i a [w i a t Ba l i n i o w o s p o l a r y z o w a n e g o p r z y w y k o r z y s t a n i u c i a B d w j Bo m n y c h
p o l e g a n a z n a l e z i e n i u m e t o d y u s u n i c i a j e d n e g o z p r o m i e n i z a Ba m a n y c h . Z a s Bo n i c i e k t r e j [ z w i z e k
n i e j e s t m e t o d s k u t e c z n z e w z g l d u n a t o , |e r o z s u n i c i e p r o m i e n i p o w s t a j c y c h p r z y d w j Bo m n y m
z a Ba m a n i u j e s t n i e d u |e . D l a r o z d z i e l e n i a i c h t m e t o d n a l e |a Bo b y s t o s o w a b a r d z o g r u b e k r y s z t a By .
J e d n y m z n a j b a r d z i e j z n a n y c h p o l a r y z a t o r w d w j Bo m n y c h j e s t p o l a r y z a t o r s k o n s t r u o w a n y
p r z e z s z k o c k i e g o f i z y k a N i c o l a . N a t u r a l n y k r y s z t a B k a l c y t u n a l e |y r o z c i w z d Bu | p Ba s z c z y z n y
p r z e k t n e j w s p o s b p r z e d s t a w i o n y n a r y s . 4 , a n a s t p n i e s k l e i o b i e c z [c i z a p o m o c m a t e r i a Bu
w y k a z u j c e g o w s p Bc z y n n i k z a Ba m a n i a o w a r t o [c i p o [r e d n i e j m i d z y w s p Bc z y n n i k a m i z a Ba m a n i a d l a
w i z k i z w y c z a j n e j i n a d z w y c z a j n e j w k a l c y c i e . N a j l e p s z y m m a t e r i a Be m d o s k l e j a n i a p r y z m a t w j e s t
b a l s a m k a n a d y j s k i . O t r z y m a n y u k Ba d d z i e l i w i z k p a d a j c n a d w i e w i z k i z a Ba m a n e i p o w o d u j e
c a Bk o w i t e w e w n t r z n e o d b i c i e w i z k i z w y c z a j n e j . W i z k a z w y c z a j n a p o c a Bk o w i t y m w e w n t r z n y m
o d b i c i u p a d a n a w y c z e r n i o n e b o c z n e [c i a n k i p r y z m a t u N i c o l a ( n a z y w a n e g o n i k o l e m ) i z o s t a j e w n i c h
p o c h Bo n i t a .
W i z k a n a d z w y c z a j n a u l e g a t y l k o n i e z n a c z n e m u o s Ba b i e n i u p r z e z o d b i c i e , p r z e c h o d z i p r z e z
w a r s t e w k b a l s a m u k a n a d y j s k i e g o i w y c h o d z i z n i k o l a r w n o l e g l e d o k i e r u n k u , w k t r y m p a d Ba n a
n i k o l . W t e n s p o s b z n i k o l a w y c h o d z i t y k o w i z k a n a d z w y c z a j n a , k t r a j e s t l i n i o w o s p o l a r y z o w a n a .
4
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
1 . 2 . Z j a w i s k o a k t y w n o [c i o p t y c z n e j .
a ) N a t u r a l n a a k t y w n o [ o p t y c z n a .
O p r c z z j a w i s k a d w j Bo m n o [c i p e w n e k r y s z t a By m o g w y k a z y w a w s t o s u n k u d o [w i a t Ba l i n i o w o
s p o l a r y z o w a n e g o p e w n i n n w Ba [c i w o [. A b y t o p o k a z a n a l e |y u m i e [c i m i d z y s k r z y |o w a n y m i
p o l a r y z a t o r a m i p By t k k w a r c o w w y c i t p r o s t o p a d l e d o o s i o p t y c z n e j . U k Ba d o [w i e t l a m y [w i a t Be m
m o n o c h r o m a t y c z n y m . Z a u w a |y m y , |e c i e m n e p o p r z e d n i o p o l e w i d z e n i a r o z j a [n i s i , j e d n a k p o o b r o c i e
o p e w i e n k t p o l a r y z a t o r a z n a j d u j c e g o s i z a p By t k ( z w a n e g o a n a l i z a t o r e m ) m o |e m y w i z k
p r z e c h o d z c c a Bk o w i c i e w y g a s i . W n o s i m y s t d , |e [w i a t Bo w y c h o d z c e z p By t k i k w a r c o w e j j e s t
s p o l a r y z o w a n e l i n i o w o , l e c z j e g o p Ba s z c z y z n a d r g a D j e s t s k r c o n a o p e w i e n k t w s t o s u n k u d o
p Ba s z c z y z n y d r g a D f a l i p a d a j c e j n a p By t k . K t s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y d r g a D j e s t o c z y w i [c i e r w n y
k t o w i o j a k i n a l e |y s k r c i a n a l i z a t o r a b y u z y s k a w y g a s z e n i e w i z k i p o w s t a w i e n i u k w a r c u p o m i d z y
p o l a r y z a t o r y . A w i c k w a r c s k r c a p Ba s z c z y z n d r g a D [w i a t Ba b i e g n c e g o w k i e r u n k u j e g o o s i
o p t y c z n e j . C i a Ba z a c h o w u j c e s i w t e n s p o s b n a z y w a m y c i a Ba m i o p t y c z n i e c z y n n y m i , a s a m o z j a w i s k o
n a z y w a m y a k t y w n o [c i o p t y c z n .
A k t y w n o [ o p t y c z n w y k a z u j n i e t y l k o k r y s z t a By , i s t n i e j r w n i e | c i e c z e s k r c a j c e
p Ba s z c z y z n p o l a r y z a c j i n p . t e r p e n t y n a , n i k o t y n a . A k t y w n o [ o p t y c z n w y k a z u j t e | r o z t w o r y c i a B
s t a By c h w c i e c z a c h o p t y c z n i e n i e c z y n n y c h n p . r o z t w r c u k r u w w o d z i e . K t s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y
d r g a D ( ) j e s t p r o p o r c j o n a l n y d o s t |e n i a r o z t w o r u ( c ) o r a z d o g r u b o [c i w a r s t w y r o z t w o r u ( h ) . T a k
w i c :
= " c " h ( 2 )
W s p Bc z y n n i k ( ) n a z y w a m y s k r c e n i e m w Ba [c i w y m l u b z d o l n o [c i s k r c a j c r o z t w o r u .
S k r c e n i e w Ba [c i w e z a l e |y o d d Bu g o [c i f a l i p a d a j c e g o [w i a t Ba . Z j a w i s k o z a l e |n o [c i s k r c e n i a
w Ba [c i w e g o o d d Bu g o [c i f a l i [w i a t Ba n o s i n a z w d y s p e r s j i s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y d r g a D. N a o g B
s k r c e n i e w Ba [c i w e ( ) m a l e j e w r a z z e w z r o s t e m d Bu g o [c i f a l i [w i a t Ba .
b ) A k t y w n o [ o p t y c z n a w y w o Ba n a p o l e m m a g n e t y c z n y m .
Z j a w i s k o a k t y w n o [c i o p t y c z n e j m o |e t e | b y w y m u s z o n e n i e k t r y m i c z y n n i k a m i f i z y c z n y m i j a k
n p . p o l e m m a g n e t y c z n y m . C i a Ba , k t r e w n i e o b e c n o [c i p o l a m a g n e t y c z n e g o n i e s a k t y w n e o p t y c z n i e ,
p o u m i e s z c z e n i u w p o l u m a g n e t y c z n y m s k r c a j p Ba s z c z y z n p o l a r y z a c j i . Z j a w i s k o t o z o s t a Bo o d k r y t e
p r z e z F a r a d a y a , k t r y u s t a l i B, |e k t s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i j e s t p r o p o r c j o n a l n y d o i n d u k c j i
p o l a m a g n e t y c z n e g o B i d o d Bu g o [c i d r o g i h [w i a t Ba p r z e c h o d z c e g o p r z e z b a d a n s u b s t a n c j .
S k r c e n i e p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i z a l e |y o d k t a p o m i d z y k i e r u n k i e m p r o p a g a c j i [w i a t Ba a k i e r u n k i e m
w e k t o r a i n d u k c j i m a g n e t y c z n e j . J e s t o n o n a j w i k s z e , g d y [w i a t Bo b i e g n i e r w n o l e g l e d o k i e r u n k u
w e k t o r a i n d u k c j i m a g n e t y c z n e j . E k s p e r y m e n t p o k a z u j e , |e d w u k r o t n e p r z e p u s z c z e n i e [w i a t Ba p r z e z
p r b k ( t a m i z p o w r o t e m ) w p r z e c i w i e Ds t w i e d o n a t u r a l n e j a k t y w n o [c i o p t y c z n e j n i e t y l k o n i e z n o s i
a l e p o w i k s z a g o d w u k r o t n i e .
K t s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i w z j a w i s k u F a r a d a y a d l a p r z y p a d k u r w n o l e g Be g o k i e r u n k u
w e k t o r a p r o p a g a c j i [w i a t Ba d o k i e r u n k u w e k t o r a i n d u k c j i m a g n e t y c z n e j B m o |n a z a p i s a w z o r e m
f e n o m e n o l o g i c z n y m :
= V " h " B ( 3 a )
g d z i e V j e s t w s p Bc z y n n i k i e m p r o p o r c j o n a l n o [c i z w a n y m s t a B V e r d e t a .
W a r t o [ s t a Be j V e r d e t a z a l e |y b a r d z o s i l n i e o d d Bu g o [c i f a l i [w i e t l n e j . Z a l e |y o n a r w n i e | o d
g s t o [c i o [r o d k a o r a z o d t e m p e r a t u r y . S i l n a z a l e |n o [ s t a Be j V e r d e t a o d d Bu g o [c i f a l i p o w o d u j e
k o n i e c z n o [ u |y w a n i a w p o m i a r a c h [w i a t Ba m o n o c h r o m a t y c z n e g o . Z n a k s t a Be j V e r d e t a u w a |a s i z a
d o d a t n i , j e |e l i s k r c e n i e p Ba s z c z y z n y j e s t z g o d n e z k r |e n i e m p r d u w s o l e n o i d z i e w y t w a r z a j c y m
p o l e m a g n e t y c z n e . I n a c z e j m w i c , j e [l i o b s e r w a t o r p a t r z c y w k i e r u n k u p o l a m a g n e t y c z n e g o w i d z i
s k r c e n i e p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i w p r a w o , t o t a k i e m a t e r i a By n a z y w a m y p r a w o s k r t n y m i a l b o
d o d a t n i m i . G d y o b r t n a s t p u j e w l e w o , t o s u b s t a n c j n a z y w a m y l e w o s k r t n a l b o u j e m n . D l a
w i k s z o [c i m a t e r i a B w s k r c e n i e p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i n a s t p u j e w p r a w o . Z a l i c z a j s i d o n i c h
w s z y s t k i e s u b s t a n c j e d i a m a g n e t y c z n e i p a r a m a g n e t y c z n e .
Z j a w i s k o F a r a d a y a j e s t w y k o r z y s t y w a n e w t e c h n i c e l a s e r o w e j o r a z d o m o d u l a c j i [w i a t Ba , j a k n a
p r z y k Ba d w t z w . m i g a w k a c h m a g n e t o o p t y c z n y c h i u r z d z e n i a c h p r z e p u s z c z a j c y c h [w i a t Bo w j e d n y m
k i e r u n k u , a p r z e c i w n y m n i e .
5
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
D o k Ba d n e p r z e d s t a w i e n i e t e o r i i z j a w i s k a F a r a d a y a w y m a g a p r z e a n a l i z o w a n i a r u c h u e l e k t r o n w
w s u b s t a n c j i p r z e z k t r p r z e c h o d z i [w i a t Bo i n a k t r e d z i a Ba d o d a t k o w o s i Ba L o r e n t z a p o c h o d z c a o d
z e w n t r z n e g o p o l a m a g n e t y c z n e g o B . T e n w y m u s z o n y p r z e z p o l e B w o b e c n o [c i f a l i
e l e k t r o m a g n e t y c z n e j r u c h e l e k t r o n w z m i e n i a w Ba s n o [c i d i e l e k t r y c z n e s u b s t a n c j i a t y m s a m y m w p By w a
n a z m i a n w s p Bc z y n n i k a z a Ba m a n i a , g d y | n = , g d z i e n w s p Bc z y n n i k z a Ba m a n i a o r a z - w z g l d n a
p r z e n i k a l n o [ d i e l e k t r y c z n a s u b s t a n c j i .
R o z k Ba d a j c f a l [w i e t l n s p o l a r y z o w a n l i n i o w o n a d w i e f a l e s p o l a r y z o w a n e k o Bo w o i
p r z e c i w s k r t n i e m o |n a w y k a z a , |e r u c h y e l e k t r o n w p o d w p By w e m t y c h d w c h f a l o r a z p o l a B
w k o n s e k w e n c j i d a j d w a r |n e w s p Bc z y n n i k i z a Ba m a n i a d l a t y c h f a l , a c o z a t y m i d z i e w y s t p i e n i e
s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i p o p r z e j [c i u [w i a t Ba p r z e z s u b s t a n c j , w y n i k a j c e z o p zn i e n i a
j e d n e j f a l i s p o l a r y z o w a n e j k o Bo w o w z g l d e m d r u g i e j .
P o m i d z y f a l a m i s p o l a r y z o w a n y m i k o Bo w o , n a s k u t e k p r z e j [c i a p r z e z w a r s t w o [r o d k a
m a g n e t o o p t y c z n e g o o g r u b o [c i h , p o w s t a j e r |n i c a f a z ' ( p a t r z r o z d z i a B n a s t p n y ) :
2 h
' = k n 1 h - k n 2 h = ( n 1 - n 2 ) ( 3 b )
g d z i e : = k n 1 h - j e s t z m i a n f a z y f a l i s p o l a r y z o w a n e j p r a w o s k r t n i e , s p o w o d o w a n p r z e j [c i e m p r z e z
p r b k , + ' = k n 2 h - j e s t z m i a n f a z y f a l i s p o l a r y z o w a n e j l e w o s k r t n i e n a s k u t e k p r z e j [c i a p r z e z
p r b k , n 1 i n 2 - s w s p Bc z y n n i k a m i z a Ba m a n i a o d p o w i e d n i o d l a [w i a t Ba s p o l a r y z o w a n e g o k o Bo w o
p r a w o s k r t n i e i l e w o s k r t n i e .
P o z Bo |e n i u f a l s p o l a r y z o w a n y c h k o Bo w o n a w y j [c i u z o [r o d k a m a g n e t y c z n i e c z y n n e g o
o t r z y m a m y z n w f a l s p o l a r y z o w a n l i n i o w o , k t r e j p Ba s z c z y z n a p o l a r y z a c j i o b r c o n a w z g l d e m
r r j e s t
p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i f a l i p a d a j c e j o k t ( r y s . 5 ) . P o n i e w a | w e k t o r y E 1 i E 2 w y z n a c z a j
r w n o l e g Bo b o k b d c y r o m b e m , z a c h o d z i z a t e m z w i z e k : + = ' - ( - ) ( p r z e k t n e r o m b u d z i e l
j e g o k t y n a p o Bo w y ) . S t d :
' h
= = ( n 1 - n 2 ) . ( 3 c )
2
r
A
E 1
B
r r
E 1 + E 2
B
r
E 2
A
R y s . 5 A A - p Ba s z c z y z n a p o l a r y z a c j i [w i a t Ba w c h o d z c e g o d o p r b k i ,
r
E 1 - w e k t o r f a l i s p o l a r y z o w a n e j p r a w o s k r t n i e p o p r z e j [c i u p r z e z p r b k ,
r
E 2 - w e k t o r f a l i s p o l a r y z o w a n e j l e w o s k r t n i e p o p r z e j [c i u p r z e z p r b k ,
r r r r
E 1 + E 2 - z Bo |e n i e w e k t o r w E 1 i E 2 , k t r e w y z n a c z a k i e r u n e k p o l a r y z a c j i [w i a t Ba p o p r z e j [c i u
p r z e z p r b k ( p Ba s z c z y z n a B B ) .
6
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
Z t e o r i i z j a w i s k a F a r a d a y a w y n i k a , |e s t a Ba V e r d e t a w y r a |a s i w z o r e m :
e d n
V = " " ( 3 d )
2 m e c d
d n
g d z i e : m e - m a s a e l e k t r o n u , c p r d k o [ [w i a t Ba , - z m i a n a w s p Bc z y n n i k a z a Ba m a n i a w z g l d e m
d
d Bu g o [c i f a l i .
J e [l i z n a n a j e s t z a l e |n o [ w s p Bc z y n n i k a z a Ba m a n i a o d d Bu g o [c i f a l i , w z r t e n m o |e p o s Bu |y d o
e
o b l i c z e n i a d l a e l e k t r o n u .
m e
1 . 3 . Z a s a d a p o m i a r u k t a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i .
D o p o m i a r u k t a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i s Bu | p o l a r y m e t r y . N a j p r o s t s z y m
p o l a r y m e t r e m m o g By b y b y d w a s k r z y |o w a n e p o l a r y z a t o r y . J e [l i s k r z y |o w a n e n i k o l e o [w i e t l i m y
[w i a t Be m m o n o c h r o m a t y c z n y m , w w c z a s u l e g a o n o c a Bk o w i t e m u w y g a s z e n i u . P o w s t a w i e n i u c i a Ba
o p t y c z n i e c z y n n e g o m i d z y n i k o l e o b r a z u l e g n i e r o z j a [n i e n i u , c a Bk o w i t e w y g a s z e n i e o b r a z u u z y s k a m y
o b r a c a j c a n a l i z a t o r o k t r w n y k t o w i s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i p r z e z k r y s z t a B o p t y c z n i e
c z y n n y .
U k Ba d t e n m i m o p r o s t o t y m a t z a s a d n i c z w a d , |e d o k Ba d n o [ w y z n a c z e n i a p o Bo |e n i a
c a Bk o w i t e g o w y g a s z e n i a j e s t b a r d z o m a Ba . O b e c n i e d o p o m i a r u k t a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i
u |y w a m y p r a w i e w y Bc z n i e p o l a r y m e t r w p Bc i e n i o w y c h . W y k o r z y s t u j o n e w Ba [c i w o [ o k a p o l e g a j c
n a d u |e j w r a |l i w o [c i n a r |n i c e n a t |e n i a d w u s s i a d u j c y c h z e s o b o b s z a r w . S c h e m a t p o l a r y m e t r u
p Bc i e n i o w e g o j e s t p r z e d s t a w i o n y n a r y s . 6 . Zw i a t Bo l a m p y s o d o w e j Z p r z e c h o d z i p r z e z p o l a r y z a t o r P
i p a d a n a k o l i s t y o t w r w p r z e s Bo n i e D , k t r e g o p o Bo w a j e s t z a s Bo n i t a p By t k k w a r c o w L a u r e n t a L . T
j e s t r u r k w y p e Bn i o n b a d a n c i e c z , A z a [ a n a l i z a t o r e m . O b . i O k . - s t a n o w i o b i e k t y w i o k u l a r
l u n e t k i , p r z e z k t r p r o w a d z i m y o b s e r w a c j e .
O k
O b
L
A
T
Z
P
O
D
R y s . 6 S c h e m a t p o l a r y m e t r u p Bc i e n i o w e g o .
P o d z i a B p o l a w i d z e n i a n a d w i e c z [c i u z y s k u j e s i w p o l a r y m e t r z e p r z e z z a s t o s o w a n i e p By t k i
L a u r e n t a z w a n e j i n a c z e j p Bf a l w k . L a u r e n t u |y B d o w y t w o r z e n i a d w c h r o d z a j w p l w i d z e n i a
p r o s t o k t n e j p By t k i k w a r c o w e j w y c i t e j r w n o l e g l e d o o s i o p t y c z n e j .
O [ o p t y c z n a s k i e r o w a n a j e s t r w n o l e g l e d o l i n i i p o d z i a Bu p l M N . K i e r u n e k t e n z a z n a c z o n y j e s t
p o d w j n s t r z a Bk n a r y s . 7 . J e [l i k i e r u n e k d r g a D p a d a j c e g o n a p By t k [w i a t Ba t w o r z y z o s i o p t y c z n
k r y s z t a Bu k t ( j a k n a p r z y k Ba d w i z k a O A ) , w w c z a s u l e g a o n w p By t c e p o d w j n e m u z a Ba m a n i u n a
w i z k z w y c z a j n i n a d z w y c z a j n . K i e r u n k i e m d r g a D w i z k i z w y c z a j n e j j e s t O C a n a d z w y c z a j n e j O D .
W o m a w i a n y m p r z y p a d k u k i e r u n e k r o z c h o d z e n i a s i w i z k i [w i e t l n e j j e s t p r o s t o p a d By d o o s i o p t y c z n e j ;
w w c z a s o b i e f a l e b i e g n w p By t c e t s a m d r o g a l e z r |n y m i p r d k o [c i a m i . G r u b o [ p By t k i j e s t t a k
d o b r a n a , a b y m i d z y f a l z w y c z a j n i n a d z w y c z a j n w y t w o r z y Ba s i r |n i c a d r g r w n a p o Bo w i e
d Bu g o [c i f a l i , c o o d p o w i a d a r |n i c y f a z w y n o s z c e j 1 8 0 . W w c z a s , w c h w i l i g d y d r g a n i e p i o n o w e
w o b u c z [c i a c h p o l a w i d z e n i a m a k i e r u n e k O D , d r g a n i e p o z i o m e m a w c z [c i n i e z a s Bo n i t e j p By t k
z w r o t O C , a w c z [c i z a s Bo n i t e j z w r o t O E . S k Ba d o w e O D i O E p o p r z e j [c i u p r z e z p By t k n a Bo | s i ,
d a j c d r g a n i e w y p a d k o w e O B . Z a t e m p By t k a L a u r e n t a ( p Bf a l w k a ) p r z e k s z t a Bc a d r g a n i e O A n a d r g a n i e
O B s y m e t r y c z n i e w z g l d e m k i e r u n k u M N z w a n e g o a z y m u t e m p Bf a l w k i .
7
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
N
B A
D
P
R
0
E C
M
R y s . 7 Z a s a d a d z i a Ba n i a p Bf a l w k i .
N
B
A
B
P
A
P
R
0
E C
R
M
R y s . 8 Z m i a n a o [w i e t l e n i a p l w i d z e n i a w p o l a r y m e t r z e w y w o Ba n a p r z e z c i a Bo o p t y c z n i e c z y n n e .
P o m i a r k t a s k r c e n i a p r z e p r o w a d z a m y w s p o s b n a s t p u j c y . N a p o c z t k u u s u w a m y r u r k
z b a d a n c i e c z i u s t a w i a m y a n a l i z a t o r w t e n s p o s b , a b y o b i e p o Bo w y p o l a w i d z e n i a b y By j e d n a k o w o
o [w i e t l o n e . S k o r o o b i e c z [c i p o l a w i d z e n i a s j e d n a k o w o j a s n e , t o z n a c z y |e p Ba s z c z y z n a d r g a D
p r z e p u s z c z a n y c h p r z e z a n a l i z a t o r p o k r y w a s i z k i e r u n k i e m P R n a r y s . 7 . W t e d y b o w i e m r z u t y w e k t o r w
d r g a D [w i a t Ba w o b u c z [c i a c h p o l a w i d z e n i a ( O B i O A ) n a k i e r u n e k d r g a D p r z e p u s z c z a l n y c h p r z e z
a n a l i z a t o r s j e d n a k o w e i w y n o s z O E = O C . N a s t p n i e w s t a w i a m y r u r k z b a d a n c i e c z , w s k u t e k
c z e g o j a s n o [c i o b u c z [c i p o l a w i d z e n i a s t a j s i n i e j e d n a k o w e . D z i e j e s i t a k d l a t e g o , |e z p o w o d u
s k r c e n i a o k t p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i p r z e z c i e c z o p t y c z n i e c z y n n k i e r u n k i d r g a D [w i e t l n y c h w o b u
c z [c i a c h p o l a w i d z e n i a s t e r a z O B i O A , a i c h r z u t y n a k i e r u n e k d r g a D p r z e p u s z c z a l n y c h p r z e z
a n a l i z a t o r , j a k p o k a z a n o n a r y s . 8 , w y n o s z c e O E i O C n i e s s o b i e r w n e w o b u c z [c i a c h p o l a
w i d z e n i a . C z [ l e w a p o l a w i d z e n i a j e s t c i e m n i e j s z a o d p r a w e j . J e [l i o b r c i m y a n a l i z a t o r t a k , a b y
p Ba s z c z y z n a d r g a D p r z e p u s z c z a n y c h m i a Ba k i e r u n e k P R , w w c z a s o b i e c z [c i p o l a w i d z e n i a s t a n s i
p o n o w n i e j e d n a k o w o j a s n e , g d y | r z u t y w e k t o r w O B i O A n a t e n k i e r u n e k b d j e d n a k o w e . K t
o b r o t u a n a l i z a t o r a j e s t r w n y k t o w i s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i p r z e z c i e c z o p t y c z n i e c z y n n .
8
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
M i e r z c z a l e |n o [ k t a s k r c e n i a w f u n k c j i s t |e n i a r o z t w o r u l u b w f u n k c j i i n d u k c j i
m a g n e t y c z n e j B m o |e m y n a p o d s t a w i e z a l e |n o [c i ( 2 ) l u b ( 3 ) w y z n a c z y s k r c e n i e w Ba [c i w e c u k r u l u b
s t a B V e r d e t a V .
P o l a r y m e t r y w t e c h n i c e s c z s t o s t o s o w a n e d o w y z n a c z e n i a s t |e n i a c i a B o p t y c z n i e c z y n n y c h w
r o z t w o r a c h . P o l a r y m e t r y d o p o m i a r u s t |e n i a c u k r u w r o z t w o r a c h n a z y w a m y s a c h a r y m e t r a m i . C i a Ba
s k r c a j c e p Ba s z c z y z n p o l a r y z a c j i d r g a D w s t a n i e c i e k By m l u b w r o z t w o r a c h z a w d z i c z a j t w Ba s n o [
b u d o w i e s w o i c h c z s t e c z e k , d l a t e g o n a p o d s t a w i e p o m i a r w a k t y w n o [c i o p t y c z n e j m o |n a u z y s k a
i n f o r m a c j e o s t r u k t u r z e n o w y c h s k o m p l i k o w a n y c h c z s t e k .
2 . W y k o n a n i e w i c z e n i a
I . B a d a n i e n a t u r a l n e j a k t y w n o [c i o p t y c z n e j
1 . W Bc z y z a s i l a n i e l a m p y s o d o w e j . O d c z e k a o k o Bo 5 m i n u t d o u z y s k a n i a p e Bn e j j a s n o [c i [w i e c e n i a
l a m p y . U s t a w i a m y o k u l a r p o l a r y m e t r u t a k , a b y o b r a z p o l a w i d z e n i a b y B o s t r y .
2 . Z b i o r n i c z e k ( k u w e t ) n a p e Bn i o n y w o d d e s t y l o w a n u m i e s z c z a m y w p o l a r y m e t r z e z w r a c a j c
u w a g , b y k o r e k n i e o d k r c a n y s i b y B s k i e r o w a n y w d B. W z b i o r n i c z k u n i e p o w i n n o b y
p c h e r z y k w p o w i e t r z a , a o b a s z k i e Bk a m u s z b y s u c h e i c z y s t e .
3 . Z n a j d u j e m y t a k i e p o Bo |e n i e a n a l i z a t o r a , a b y w s z y s t k i e t r z y c z [c i p o l a w i d z e n i a ( [r o d k o w y p a s e k
i d w a b o c z n e p o l a ) b y By j e d n a k o w o o [w i e t l o n e ( p o Bo |e n i e p Bc i e n i a ) .
4 . N a s k a l i a n a l i z a t o r a o d c z y t u j e m y k t . S k a l a j e s t w y c e c h o w a n a w s t o p n i a c h k t o w y c h i w y p o s a |o n a
w n o n i u s z d z i e s i t n y . Z n a j d u j e m y w t e n s p o s b p o Bo |e n i e z e r o w e a n a l i z a t o r a 0 d l a w o d y .
P r z y g o t o w u j e m y s z e [ r o z t w o r w w o d n y c h c u k r u o r |n y c h s t |e n i a c h :
5 . O d w a |a m y 1 g , 2 g , 4 g , 6 g , 8 g , 1 0 g c u k r u i w s y p u j e m y k a |d z o d w a |o n y c h w i e l k o [c i d o z l e w k i .
6 . W l e w a m y d o k a |d e j z l e w k i 5 0 m l w o d y d e s t y l o w a n e j i d o k Ba d n i e r o z p u s z c z a m y c u k i e r .
7 . N a p e Bn i a m y k u w e t k o l e j n o k a |d y m z b a d a n y c h r o z t w o r w . P r z e d d o k o n a n i e m p o m i a r u k t a
s k r c e n i a d l a d a n e g o s t |e n i a n a l e |y d w u k r o t n i e p r z e p Bu k a k u w e t n i e w i e l k i l o [c i r o z t w o r u
o t y m s t |e n i u .
8 . U m i e s z c z a m y z b i o r n i c z e k z r o z t w o r e m w p o l a r y m e t r z e , z n a j d u j e m y p o Bo |e n i e p Bc i e n i a ,
o d c z y t u j e m y w a r t o [ a n a l i z a t o r a i o b l i c z a m y k t s k r c e n i a = - 0
p p
9 . M i e r z y m y d Bu g o [ k u w e t y , o c e n i a m y b Bd p o m i a r u d Bu g o [c i .
1 0 . K u w e t n a p e Bn i a m y r o z t w o r e m o n i e z n a n y m s t |e n i u , z n a j d u j e m y p o Bo |e n i e p Bc i e n i a .
I I . B a d a n i e z j a w i s k a F a r a d a y a
1 . W Bc z y z a s i l a n i e l a m p y s o d o w e j . O d c z e k a o k o Bo 5 m i n u t d o u z y s k a n i a p e Bn e j j a s n o [c i [w i e c e n i a
l a m p y .
2 . W p o l a r y m e t r z e w e w n t r z s o l e n o i d u z n a j d u j e s i p r t s z k l a n y . U s t a w i a m y p o Bo |e n i e p Bc i e n i a
w n i e o b e c n o [c i p o l a m a g n e t y c z n e g o , o d c z y t u j e m y k t a n a l i z a t o r a 0 .
3 . W Bc z a m y z a s i l a n i e s o l e n o i d u i m i e r z y m y d l a c o n a j m n i e j 6 - c i u r |n y c h n a t |e D p r d u k t y
p o Bo |e n i a a n a l i z a t o r a , o d p o w i a d a j c e n o w y m p o Bo |e n i a p Bc i e n i a . O b l i c z m y k t s k r c e n i a
p
= - 0 .
p
3 . O p r a c o w a n i e w y n i k w
C z [ I .
1 . S p o r z d z i w y k r e s z a l e |n o [c i k t a s k r c e n i a w z a l e |n o [c i o d s t |e n i a r o z t w o r u . K o r z y s t a j c
z m e t o d y n a j m n i e j s z e j s u m y k w a d r a t w l i c z y m y w s p Bc z y n n i k k i e r u n k o w y n a c h y l e n i a p r o s t e j
a = " h o r a z b Bd w s p Bc z y n n i k a a . W y z n a c z a m y s k r c e n i e w Ba [c i w e . B Bd s k r c e n i a
w Ba [c i w e g o l i c z y m y m e t o d r |n i c z k i z u p e Bn e j .
2 . N a p o d s t a w i e w y k r e s u w y z n a c z a m y n i e z n a n e s t |e n i e r o z t w o r u o r a z j e g o b Bd . N i e z n a n e s t |e n i e
m o |n a r w n i e | w y z n a c z y z z a l e |n o [c i ( 2 ) w o p a r c i u o w c z e [n i e j o b l i c z o n w a r t o [ s k r c e n i a
w Ba [c i w e g o . B Bd w t y m p r z y p a d k u l i c z y m y m e t o d r |n i c z k i z u p e Bn e j .
3 . N a p o d s t a w i e z a l e |n o [c i w y p r o w a d z o n e j w D o d a t k u ( D 1 2 ) w y z n a c z a m y n = n 1 - n 2 r |n i c
w s p Bc z y n n i k w z a Ba m a n i a f a l i s p o l a r y z o w a n e j p r a w o i l e w o s k r t n i e w f u n k c j i s t |e n i a . P r z y j
d Bu g o [ f a l i [w i a t Ba s o d o w e g o = 5 8 9 , 3 n m .
9
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
C z [ I I .
1 . S p o r z d z a m y w y k r e s w f u n k c j i I ( k t n a l e |y p r z e l i c z y n a r a d i a n y ! ) .
0 I N
2 . K o r z y s t a j c z e w z o r u B = z n a j d u j e m y w a r t o [ i n d u k c j i m a g n e t y c z n e j , o d p o w i a d a j c e j
L
H
k a |d e m u p o m i a r o w i ( 0 = 4 "1 0 - 7 ; N i l o [ z w o j w ; L d Bu g o [ s o l e n o i d u ) .
m
3 . K o r z y s t a j c z m e t o d y n a j m n i e j s z y c h k w a d r a t w z n a j d u j e m y s t a B V e r d e t a p r z y j m u j c
y 1 = 1 , x 1 = B 1 , a = V " h ( s k o r z y s t a z k o m p u t e r a ) . O b l i c z a m y b Bd s t a Be j V e r d e t a .
e
4 . N a p o d s t a w i e w z o r u ( 3 d ) , w o p a r c i u o o b l i c z o n s t a B V e r d e t a o b l i c z a m y w a r t o [ . W y s t p u j c a
m e
d n n 1 - n 2
w t y m w z o r z e m i a r a d y s p e r s j i m o |e b y z n a l e z i o n a j a k o w a r t o [ w y r a |e n i a , g d z i e
d 1 - 2
n 1 i n 2 - s t o w s p Bc z y n n i k i z a Ba m a n i a f a l 1 i 2 , p o m i d z y k t r y m i l e |y d Bu g o [ f a l i u |y t e g o
[w i a t Ba . Z a l e |n o [ n ( ) d l a s z k Ba p o d a n a j e s t n a t a b l i c z c e o b o k w i c z e n i a . Z t e g o w y k r e s u n a l e |y
o d c z y t a w a r t o [c i w s p Bc z y n n i k w z a Ba m a n i a d l a d w c h d Bu g o [c i l e |c y c h s y m e t r y c z n i e w z g l d e m
d Bu g o [c i f a l i [w i a t Ba s o d o w e g o , n p . d l a d Bu g o [c i 1 0 0 n m w i k s z e j i m n i e j s z e j .
U w a g a ! W y m i a r s t a Be j V e r d e t a p o l i c z o n e j t e o r e t y c z n i e w e d Bu g w z o r u ( 3 d ) j e s t t a k i s a m j a k n a
p o d s t a w i e f e n o m e n o l o g i c z n e g o w z o r u ( 3 a ) t y l k o w t e d y , g d y w e w z o r z e ( 3 a ) w y r a |o n e j e s t w
e
r a d i a n a c h . N a l e |y w i c p r z y l i c z e n i u s t o s u n k u s t o p n i e z a m i e n i n a r a d i a n y .
m e
e
P o o b l i c z e n i u b Bd u n a l e |y u s t o s u n k o w a s i d o o t r z y m a n y c h w y n i k w .
m e
4 . P y t a n i a k o n t r o l n e
1 . J a k a j e s t n a t u r a [w i a t Ba w z j a w i s k u p o l a r y z a c j i ?
2 . C o t o j e s t [w i a t Bo s p o l a r y z o w a n e l i n i o w o ?
3 . J a k i e s m e t o d y o t r z y m y w a n i a [w i a t Ba l i n i o w o s p o l a r y z o w a n e g o ?
4 . N a c z y m p o l e g a n a t u r a l n a i w y m u s z o n a a k t y w n o [ o p t y c z n a ?
5 . J a k i m o |e b y s t a n p o l a r y z a c j i [w i a t Ba b d c e g o z Bo |e n i e m d w c h d r g a D s p o l a r y z o w a n y c h l i n i o w o
z a c h o d z c y c h w k i e r u n k a c h p r o s t o p a d By c h w z a l e |n o [c i o d r |n i c y f a z m i d z y n i m i ? .
6 . W o p a r c i u o w n i o s k i w y n i k a j c e z p u n k t u 5 w y j a [n i p r z y c z y n y p o w s t a w a n i a z j a w i s k a a k t y w n o [c i
o p t y c z n e j .
7 . O m w i z a s a d d z i a Ba n i a p o l a r y m e t r u p Bc i e n i o w e g o .
8 . J a k p By t k a p Bf a l o w a o d d z i a Bu j e n a [w i a t Bo s p o l a r y z o w a n e l i n i o w o ?
9 . N a c z y m p o l e g a e f e k t F a r a d a y a ?
5 . L i t e r a t u r a
1 . D . H a l l i d a y , R . R e s n i c k ; F i z y k a d l a s t u d e n t w n a u k p r z y r o d n i c z y c h i t e c h n i c z n y c h , t . I I W a r s z a w a
P W N s t r . 5 8 8 6 1 4
2 . S . S z c z e n i o w s k i ; F i z y k a d o [w i a d c z a l n a c z . I V O p t y k a , P W N , W a r s z a w a 1 9 8 2 s t r . 3 5 9 4 5 9
3 . W . S h u r c l i f f , S . B i l l a r d ; Zw i a t Bo s p o l a r y z o w a n e , P W N , W a r s z a w a 1 9 6 8 s t r . 1 1 - 3 4
4 . O p t y k a i f i z y k a a t o m o w a , p o d r e d R . I . S o Bu c h i n a , P W N , W a r s z a w a 1 9 8 2 s t r . 3 2 8 3 3 8
5 . J . R . M e y a r - A r e n t , W s t p d o o p t y k i , P W N W a r s z a w a 1 9 7 7 s t r . 2 3 7 2 6 3
1 0
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
D o d a t e k I
F r e s n e l o w s k i e w y t Bu m a c z e n i e s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y d r g a D.
Z a j m i e m y s i n a p o c z t k u p r z y p a d k i e m s k Ba d a n i a d w c h f a l e l e k t r o m a g n e t y c z n y c h o t e j s a m e j
c z s t o [c i ( ) r o z c h o d z c y c h s i w t y m s a m y m k i e r u n k u ( o [ 0 z ) . A m p l i t u d y i f a z y f a l s r |n e . K i e r u n k i
d r g a D w e k t o r a e l e k t r y c z n e g o o b u f a l s w z a j e m n i e p r o s t o p a d Be . N i e c h A 1 i A 2 o z n a c z a j a m p l i t u d y f a l ,
z a [ 1 i - f a z y p o c z t k o w e .
2
N i e c h j e d n o d r g a n i e z a c h o d z i w k i e r u n k u o s i 0 x , a d r u g i e w k i e r u n k u o s i 0 y . O z n a c z y m y w e k t o r y
n a t |e n i a p o l a e l e k t r y c z n e g o o b u f a l p r z e z X i Y . P r z y t a k p r z y j t y c h o z n a c z e n i a c h f a l e w y r a |a j s i
r w n a n i a m i :
X = A 1 s i n ( t - k z + 1 ) ( D 1 a )
Y = A 2 s i n ( t - k z + ) ( D 1 b )
2
2
g d z i e k j e s t l i c z b f a l o w k = , - d Bu g o [c i f a l i .
A b y z n a l e z w y n i k s u p e r p o z y c j i f a l , n a l e |y t e f a l e d o d a . R o z p a t r z y m y w y Bc z n i e r z u t y
w e k t o r w X i Y n a p Ba s z c z y z n x y , p o d s t a w i a j c z = 0 . T r z e b a t e | w y e l i m i n o w a c z a s z r w n a D, c o
p o z w o l i z n a l e z t o r z a k r e [l a n y p r z e z k o n i e c w e k t o r a w y p a d k o w e g o . P o w y k o n a n i u p r z e k s z t a Bc e D
o t r z y m a m y :
2 2
X 2 X Y Y
- c o s + = s i n 2 ( D 2 )
2 2
A 1 A 1 A 2 A 2
g d z i e 1 - = .
2
W y r a |e n i e t o p r z e d s t a w i a r w n a n i e e l i p s y . W o g l n o [c i o s i e e l i p s y n i e p o k r y w a j s i z o s i a m i
u k Ba d u w s p Br z d n y c h 0 x i 0 y . J e d n a k d l a = / 2 , 3 / 2 , 5 / 2 i t d . r w n a n i e p r z y b i e r a p o s t a :
2 2
X Y
+ = 1 ( D 3 )
2 2
A 1 A 2
W t y m p r z y p a d k u m a m y d o c z y n i e n i a z e l i p s , k t r e j o s i e r w n e 2 A 1 i 2 A 2 p o k r y w a j s i z o s i a m i
w s p Br z d n y c h .
A 1 A 1
G d y = 0 , 2 , 4 , w w c z a s X = Y ; n a t o m i a s t j e [l i = , 3 , 5 , w t e d y X = - Y . S t o
A 2 A 2
r w n a n i a p r o s t y c h p r z e c h o d z c y c h p r z e z p o c z t e k u k Ba d u w s p Br z d n y c h o w s p Bc z y n n i k a c h n a c h y l e n i a
A 1 A 1 3 5
i - . G d y A 1 = A 2 = A i = , , i t d . , w t e d y z a m i a s t e l i p s y o t r z y m u j e m y o k r g k o Ba X 2 +
A 2 A 2 2 2 2
Y 2 = A 2 .
Z p r z e p r o w a d z o n y c h r a c h u n k w w y n i k a , |e z Bo |e n i e d w c h d r g a D h a r m o n i c z n y c h o r |n y c h
f a z a c h i a m p l i t u d a c h z a c h o d z c y c h w d w c h w z a j e m n i e p r o s t o p a d By c h k i e r u n k a c h , d a j e z a z w y c z a j
[w i a t Bo s p o l a r y z o w a n e e l i p t y c z n i e . J e d n a k g d y r |n i c a f a z d r g a D = 1 - w y n o s i
2
0 , 2 , 4 , l u b , 3 , 5 , w y n i k i e m t e j s u p e r p o z y c j i j e s t [w i a t Bo s p o l a r y z o w a n e l i n i o w o .
J e [l i a m p l i t u d y d r g a D s j e d n a k o w e ( A 1 = A 2 ) , a = / 2 , 3 / 2 , 5 / 2 i t d . , o t r z y m u j e m y [w i a t Bo
s p o l a r y z o w a n e k o Bo w o . J e [l i = / 2 , [w i a t Bo s p o l a r y z o w a n e j e s t k o Bo w o p r a w o s k r t n i e , g d y = 3 / 2 -
l e w o s k r t n i e . T a k w i e c d r g a n i e k o Bo w e p r a w o s k r t n e j e s t s u m d w c h n a s t p u j c y c h d r g a D
( p r z y j l i [m y z = 0 i 1 = 0 ) :
X 1 = A s i n t
#
Y 1 = A s i n #t + = A c o s t . ( D 4 )
# #
2
# #
1 1
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
A n a l o g i c z n i e d r g a n i e k o Bo w e l e w o s k r t n e j e s t s u m d r g a D:
X = A s i n t
2
3
#
Y 2 = A s i n #t + = - A c o s t . ( D 5 )
# #
2
# #
W w y n i k u z Bo |e n i a d w c h d r g a D k o Bo w y c h o p r z e c i w n y c h z w r o t a c h o t r z y m a m y :
X = X 1 + X = 2 A s i n t ( D 6 )
2
Y = Y 1 + Y 2 = 0 ( D 7 )
D r g a n i a w z d Bu | o s i y z n o s z s i w z a j e m n i e . T a k w i c w w y n i k u d o d a n i a d w c h s p j n y c h d r g a D
k o Bo w y c h o p r z e c i w n y c h z w r o t a c h w r e z u l t a c i e p o w s t a j e j e d n o d r g a n i e s p o l a r y z o w a n e l i n i o w o o
a m p l i t u d z i e 2 A i t e j s a m e j c z s t o t l i w o [c i . Z a u w a |m y , |e p o j c i e f a l a z o s t a Bo t u z a s t p i o n e p r z e z
d r g a n i e , p o n i e w a | w y e l i m i n o w a l i [m y z r w n a D ( D 1 a ) i ( D 1 b ) z m i e n n z , o z n a c z a j c k i e r u n e k
r o z c h o d z e n i a s i f a l i i r o z p a t r u j c w y Bc z n i e r z u t y w e k t o r w X i Y n a p Ba s z c z y z n x y .
O p i e r a j c s i n a t y m r o z u m o w a n i u F r e s n e l p r z y j B, |e p r o m i e D l i n i o w o s p o l a r y z o w a n y p a d a j c y
n a k r y s z t a B o p t y c z n i e c z y n n y w k i e r u n k u j e g o o s i o p t y c z n e j u l e g a r o z k Ba d o w i n a d w i e f a l e
s p o l a r y z o w a n e k o Bo w o p r a w o - i l e w o s k r t n i e . F a l e t e r o z c h o d z s i w k r y s z t a l e z r |n y m i
p r d k o [c i a m i . F a l a s p o l a r y z o w a n a p r a w o s k r t n i e w y c h o d z c a z k r y s z t a Bu j e s t p r z e s u n i t a w f a z i e
w z g l d e m f a l i s p o l a r y z o w a n e j l e w o s k r t n i e o p u s z c z a j c e j k r y s z t a B. K a |d e z d r g a D k o Bo w y c h , j a k j u |
w i e m y , j e s t s u m d w c h d r g a D l i n i o w y c h . D l a t e g o w m o m e n c i e w y j [c i a z k r y s z t a Bu w p u n k c i e z = h ,
a n a l o g i c z n i e d o ( D 6 ) i ( D 7 ) , d r g a n i e m o |e b y p r z e d s t a w i o n e w p o s t a c i :
X = X 1 + X Y = Y 1 + Y 2 ( D 8 )
2
g d z i e X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 s t o d r g a n i a l i n i o w e o p u s z c z a j c e k r y s z t a B:
X 1 = A s i n ( t - k n 1 h )
Y 1 = A c o s ( t - k n 1 h ) ( D 9 )
X = A s i n ( t - k n 2 h )
2
Y 2 = - A c o s ( t - k n 2 h )
c c
g d z i e n 1 = i n 2 = s t o w s p Bc z y n n i k i z a Ba m a n i a f a l i s p o l a r y z o w a n e j p r a w o i l e w o s k r t n i e , h
v 1 v 2
g r u b o [ w a r s t w y k r y s z t a Bu p r z e b y t a p r z e z o b a p r o m i e n i e , - d Bu g o [ f a l i w p o w i e t r z u w s p l n a d l a
o b u f a l s p o l a r y z o w a n y c h k o Bo w o , v 1 i v 2 - s p r d k o [c i a m i [w i a t Ba d l a p o l a r y z a c j i p r a w o i l e w o s k r t n e j .
J e d n a k n a s k u t e k i n n e j n i | m i a Bo t o m i e j s c e d l a [w i a t Ba p a d a j c e g o r |n i c y f a z m i d z y
d r g a n i a m i Y 1 i Y 2 o b e c n i e d r g a n i e Y n i e j e s t r w n e z e r o . D r g a n i a w z d Bu | o s i y n i e z n o s z s i w z a j e m n i e .
X = X 1 + X = A [ s i n ( t - k n 1 h ) + s i n ( t - k n 2 h ) ] ( D 1 0 )
2
Y = Y 1 + Y 2 = A [ c o s ( t - k n 1 h ) - c o s ( t - k n 2 h ) ] .
P r z e k s z t a Bc a j c o t r z y m u j e m y :
k ( n 1 - n 2 ) h k ( n 1 + n 2 ) h
#
X = 2 A c o s s i n #t - ( D 1 1 )
# #
2 2
# #
k ( n 1 - n 2 ) h k ( n 1 + n 2 ) h
#
Y = 2 A s i n s i n #t - .
# #
2 2
# #
Z a t e m n a w y j [c i u z k r y s z t a Bu o t r z y m a m y d w a d r g a n i a l i n i o w e o t e j s a m e j c z s t o t l i w o [c i i t e j
s a m e j f a z i e a l e o r |n y c h a m p l i t u d a c h , z a c h o d z c e w k i e r u n k a c h w z a j e m n i e p r o s t o p a d By c h . Z g o d n i e z
t y m c o z o s t a Bo p o w i e d z i a n e w y |e j n a t e m a t s k Ba d a n i a d r g a D, d r g a n i e b d c e w y n i k i e m d o d a n i a t y c h
d w c h d r g a D b d z i e d r g a n i e m s p o l a r y z o w a n y m l i n i o w o o t e j s a m e j f a z i e i c z s t o t l i w o [c i c o d r g a n i a
s k Ba d o w e . J e [l i a m p l i t u d d r g a n i a X o z n a c z y m y p r z e z X a a m p l i t u d d r g a n i a Y p r z e z Y 0 , w w c z a s
0
k i e r u n e k d r g a n i a o p u s z c z a j c e g o k r y s z t a B t w o r z y z k i e r u n k i e m d r g a n i a p a d a j c e g o k t :
1 2
B a d a n i e z j a w i s k a s k r c e n i a p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i [w i a t Ba
Y 0 k ( n 1 - n 2 ) h k h '
t g = = t g , s k d = ( n 1 - n 2 ) = ( D 1 2 )
X 2 2 2
0
g d z i e o z n a c z a r |n i c f a z n a w y j [c i u z p r b k i p o m i d z y f a l s p o l a r y z o w a n k o Bo w o p r a w o i
l e w o s k r t n i e ( p a t r z ( 1 2 ) ) .
J a k w i d a s k r c e n i e p Ba s z c z y z n y d r g a D j e s t p r o p o r c j o n a l n e d o g r u b o [c i h p r z e b y t e j w a r s t w y
c i a Ba o p t y c z n i e c z y n n e g o i o d w r o t n i e p r o p o r c j o n a l n e d o d Bu g o [c i f a l i p a d a j c e g o [w i a t Ba .
W p By w o [r o d k a s k r c a j c e g o u w i d o c z n i o n y j e s t z a p o [r e d n i c t w e m r |n i c y w s p Bc z y n n i k w
z a Ba m a n i a n 1 n 2 . G d y n 1 > n 2 w t e d y > 0 s k r c e n i e p Ba s z c z y z n y p o l a r y z a c j i n a s t p u j e w l e w o , g d y n 1 < n 2
w w c z a s < 0 i s k r c e n i e n a s t p u j e w p r a w o . W p o d o b n y s p o s b m o |n a w y j a [n i w y w o Ba n e p o l e m
m a g n e t y c z n y m s k r c e n i e p Ba s z c z y z n y d r g a D. U m i e s z c z e n i e c i a Ba w p o l u m a g n e t y c z n y m p o w o d u j e
z m i a n j e g o w Ba s n o [c i o p t y c z n y c h , a w k o n s e k w e n c j i s k r c e n i e p Ba s z c z y z n y d r g a D. T a k j a k
w p r z y p a d k u n a t u r a l n e j a k t y w n o [c i o p t y c z n e j t a k s a m o i t e r a z p r o m i e D l i n i o w o s p o l a r y z o w a n y
p a d a j c y n a c i a Bo m a g n e t y c z n i e c z y n n e u l e g a r o z k Ba d o w i n a d w i e f a l e s p o l a r y z o w a n e k o Bo w o p r a w o
i l e w o s k r t n i e o r |n y c h w s p Bc z y n n i k a c h z a Ba m a n i a i c o z a t y m i d z i e o r |n y c h p r d k o [c i a c h . R |n i c a
p r d k o [c i r o z c h o d z e n i a s i o b u f a l s p o l a r y z o w a n y c h k o Bo w o p o w o d u j e s k r c e n i e p Ba s z c z y z n y
p o l a r y z a c j i w k i e r u n k u o b r o t u f a l i s z y b s z e j .
y
Y o
X o x
R y s . D 1 S k Ba d a n i e d r g a D w z a j e m n i e p r o s t o p a d By c h o t e j s a m e j f a z i e .
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