Файл: Волкова, Е. А. Поляризационные измерения.pdf

колебаний составляла 45° с главными направлениями пластин­ ки, то амплитуды колебаний обыкновенного и необыкновенно­ го лучей будут одинаковы. Сложение этих колебаний — ча­ стный случай эллиптической поляризации, характеризуемой уравнением (15). В рассматриваемом случае а,\ = Ьх и эллипс превращается в круг (ем. рис. 18,6), описываемый уравнени­

ляризация.

При распространении света с круговой поляризацией век­ тор меняет свои величину и направление так, что его конец движется в пространстве по винтовой линии на цилиндре с круглым сечением. Подобно свету с эллиптической поляриза­ цией свет с круговой поляризацией характеризуют направле­ нием вращения вектора при наблюдении навстречу световому лучу: при правой поляризации вектор вращается по часовой стрелке, при левой — против часовой стрелки.

Линейно поляризованную волну можно рассматривать как частный случай эллиптической поляризации. После прохожде­ ния линейно поляризованного света через кристаллическую пластинку, в которой между обыкновенным и необыкновенным лучами возникает разность фаз, 'равная kn, где k — целое чис­ ло, оба луча при сложении снова дадут один линейно поляри­ зованный луч. Подставив значение kn в уравнение (17), полу­ чим, что при четном k вместо уравнения эллипса имеет место

где т — целое число, и выходящий из пластинки луч остается линейно поляризованным без изменения направления колеба­ ний. Пластинка, создающая разность хода в одну длину вол­

38

поляризован, .но направление колебаний повернуто на угол 180°—2г|. Из I и III квадрантов оно .переходит во II и IV (рис. 22). Пластинка, в которой разность хода двух лучей рав­

на— или [ т н а з ы в а е т с я пластинкой полволны (пла­ стинкой 1

Если при прохождении света через кристаллические пла­ стинки изменяется только состояние поляризации и почти не из­ меняется поток излучения, то такие пластинки называют фа­ зовыми, например, пластинки четверть волны, полволны, од­ на волна и др.

Для оценки влияния фазо­ вых пластинок на проходящий свет необходимо знать, как расположены направления, по которым происходят коле­ бания в световых волнах, распространяющихся с боль­ шей или меньшей скоростью. Если фазовые пластинки ориентированы одинаково, то это значит, что совмещены быстрые (и медленные) на­ правления каждой из пла­ стинок.

При прохождении света пос­ ледовательно через несколько одинаково ориентированных фазовых пластинок результат

их действия равен сумме фазовых сдвигов в каждой пластинке. Если медленное направление одной пластинки совмещено с быстрым направлением другой, то .результат их суммарного действия на проходящий через них свет будет равен разности фазовых сдвигов в каждой из них.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПОЛЯРИЗАЦИИ

Исследование состояния поляризованного света — его ана­ лиз — проводят с целью измерения параметров, характеризую­ щих различные типы поляризации, или установления типа по­ ляризации светового пучка.

39

В поляризационных приборах измеряют следующие пара­ метры поляризованного света:

1) для линейно поляризованного света— положение плос­ кости поляризации в пространстве — ее азимут; 2) для света с эллиптической поляризацией — положение эллипса в про­ странстве— угол у, форму эллипса — отношение полуосей эл­

что существует семь качественно различимых состояний: естественный свет; линейно поляризованный свет;

свет, поляризованный по кругу; эллиптически поляризованный свет;

смесь естественного и линейно поляризованного света; смесь естественного и циркулярио поляризованного света; смесь естественного и эллиптически поляризованного света. Последние три состояния объединяют названием «частич­

но поляризованный свет».

Для того чтобы установить состояние поляризации светово­ го пучка, его исследуют с помощью анализатора и пластинки четверть волны. Для этого принимают световой пучок на ана­ лизатор и, вращая его, наблюдают за изменением яркости поля зрения. Возможны следующие варианты: полное затемнение поля зрения — полное гашение; поле зрения не ме­ няет яркости во время вращения анализатора; при некотором положении анализатора яркость поля зрения уменьшается, но полного гашения не происходит.

Очевидно, что первый вариант соответствует линейной по­ ляризации исследуемого пучка: существует положение анали­ затора, при котором направление пропускаемых колебаний перпендикулярно к направлению колебаний в пучке.

Во втором варианте свет может быть естественным, иметь круговую поляризацию или быть смесью циркулярио поляри­ зованного света с естественным. Для того чтобы различать эти случаи, надо перед анализатором поместить пластинку четверть волны, причем ее плоскости должны быть перпенди­ кулярны к оси светового пучка, а ориентация главных направ­ лений произвольна. Затем следует поворачивать анализатор. При вращении анализатора яркость поля зрения не изменится, если исследуемый свет является естественным. В случае кру­ говой поляризации пучка возможно положение анализатора, при котором поле зрения полностью затемнено. Если пучок со­ держал естественный и циркулярио поляризованный компо­

40

ненты, то можно найти положение анализатора, при котором несколько уменьшается яркость поля зрения. Чем больше доля поляризованной составляющей, тем больше затемнение.

Возможность применения пластинки четверть волны для исследования света с круговой или эллиптической поляризаци­ ей можно доказать следующим образом. Пусть на пластинку четверть волны падает свет с левой эллиптической поляризаци­

41

эллиптически поляризованные колебания превратились >в ко­ лебания с линейной поляризацией.

Затем поворачивают анализатор и устанавливают его в по­ ложение II, при котором поле зрения затемнено (направление колебаний падающего света перпендикулярно к направлению колебаний, пропускаемых анализатором). Направление пово­ рота анализатора указывает на направление движения свето­ вого вектора. Бели для получения темноты анализатор повер­ нут на острый угол, то направление поворота анализатора противоположно направлению движения вектора исследуемого эллиптически поляризованного света (вектор движется против часовой стрелки, а анализатор повернут по часовой стрелке).

Если исследуемый свет имеет правую эллиптическую по­ ляризацию, то при такой же взаимной ориентации эллипса, пластинки и анализатора поворот анализатора (на острый угол) из положения I в положение II также должен происхо­ дить в направлении, обратном движению вектора, т. е. против часовой стрелки.

Очевидно, что если с большой осью эллипса совместить медленное направление пластинки (направление колебаний, пропускаемых анализатором, в положении I по-прежнему па­ раллельно малой оси эллипса), то■направление поворота ана­ лизатора из положения I в положение II совпадает с направ­ лением перемещения вектора эллиптически поляризованного света.

Измерив угол поворота анализатора из положения I в по­ ложение II, можно вычислить эллиптичность: тангенс угла по­ ворота равен отношению полуосей.

Если для получения темноты анализатор был повернут на угол, больший 90°, то направление поворота анализатора и пе­ ремещения вектора совпадают при совмещении большой полу­ оси и быстрого направления пластинки и противоположны при совмещении большой полуоси и медленного направления пла­ стинки.

Если свет, исследуемый с помощью пластинки четверть волны, имеет круговую поляризацию, то a x— bi и уравнение (19) справедливо при любой ориентации главных направлений пластинки четверть волны. Таким образом, при прохождении через пластинку четверть волны света с круговой поляризаци­ ей выходящее из нее излучение линейно поляризовано при любой ориентации главных направлений пластинки.

Третий вариант может соответствовать эллиптически .по­ ляризованному свету, смеси естественного света и линейно поляризованного или смеси естественного и эллиптически по­ ляризованного света. Для выяснения, какое состояние поля­ ризации имеет место, надо установить анализатор так (поло-

42