Cтраница 3
Прохождение света через кристалл в направлении главной оси не меняет поляризационного состояния света. Естественный свет остается, каким был. Направление колебаний электрического вектора у поляризованной волны не меняется. [31]
Для получения линейно поляризованного света применяют специальные оптические приспособления - поляризаторы. Направление колебаний электрического вектора в волне, прошедшей через поляризатор, называется разрешенным направлением поляризатора. [32]
Перпендикулярно направлению распространения падающей волны вдоль линии колебаний Е рассеяние отсутствует. Максимальное рассеяние наблюдается в плоскости, перпендикулярной направлению колебаний электрического вектора падающей волны. Рассеянное излучение поляризовано - электрический вектор колеблется в плоскости, проходящей через линию колебании электрона элементарного рассеивателя. Если рассеяние от различных молекул можно считать некогерентным друг с другом, то полная интенсивность рассеяния в единице объема вычисляется умножением выражения (47.11) на концентрацию N молекул. Следовательно, свойства излучения, рассеянного от отдельной молекулы, полностью сохраняются для излучения, рассеянного в объеме. [33]
Плоскость, в которой расположен электрический вектор, называют плоскостью колебания поляризованного света, а плоскость, в которой расположен магнитный вектор, иногда называют плоскостью поляризации. Эта двойная терминология - плоскость колебания и плоскость поляризации - сложилась исторически при развитии упругой теории света и, несмотря на ее неудобства, до сих пор сохранилась во многих книгах. Описание явлений выигрывает в простоте и ясности, если ограничиться указанием лишь одного направления, например направления колебания электрического вектора, т.е. плоскости колебания - по старой терминологии. [34]
При нормальном падении луч направлен параллельно оптической оси и, следовательно, распространяется, как в изотропной среде, - двойного лучепреломления нет. При падении луча под углом к поверхности кристалла наблюдается двойное лучепреломление, характер которого зависит от типа кристалла. В отрицательном кристалле ( рис. 233) обыкновенный луч преломляется сильнее необыкновенного. Точки и стрелки на этом рисунке показывают направление колебаний электрического вектора волны, в положительном кристалле ( рис. 234) сильнее преломляется необыкновенный луч. [35]
Величину А называют степенью поляризации. Множитель 100 введен для того, чтобы выразить А в процентах. Таким образом, степень поляризации равна нулю, если IL I ( свет естественный); поляризация достигает 100 %, если одна из компонент электрического вектора обращается в нуль. При выбранном определении А равенство А 100 % означает полную поляризацию при направлении колебаний электрического вектора, перпендикулярном к плоскости падения; А - 100 % означает полную поляризацию с колебаниями электрического вектора в плоскости падения. [36]
Отношение оптических плотностей полосы при взаимно перпендикулярных направлениях колебания электрического вектора падающего излучения характеризует дихроизм колебания, непосредственно определяющийся пространственным расположением молекул. Если молекулы распределены изотропно ( газ, жидкость, аморфное твердое тело), то интенсивность полосы инфракрасного поглощения не зависит от направления колебания электрического вектора световой волны падающего излучения. Иначе обстоит дело при естественно или искусственно вызванном анизотропном расположении молекул. В этом случае интенсивность полос зависит от угла между направлением изменения ди-польного момента колеблющейся группы атомов и направлением колебания электрического вектора возбуждающего излучения. Если эти направления взаимно перпендикулярны, то не происходит никакого поглощения; наоборот, максимальное поглощение наблюдается в том случае, если направление колебаний электрического вектора падающего излучения совпадает с направлением изменения дипольного момента. [37]
Обыкновенная и необыкновенная волны, распространяющиеся в одноосном кристалле при падении на него линейно поляризованного света ( полученного из естественного, например, с помощью поляризационной призмы или какого-либо другого поляризатора), когерентны между собой. Это связано с тем, что у всех цугов, входящих в состав падающего света, плоскости поляризации ориентированы одинаково. Пусть, например, параллельный пучок света, прошедшего через поляризатор П ( рис. 34.10), падает нормально на поверхность аЪ плоскопараллельной пластинки В, вырезанной из одноосного кристалла так, что плоскость ab параллельна оптической оси MN. На рис, 34.11 показан вектор А - амплитуды i - ro цуга, который отложен вдоль линии р - р, соответствующей направлению колебаний электрического вектора в свете, выходящем из поляризатора. Вклады г - го цуга в обыкновенную и необыкновенную волны характеризуются амплитудами Afo ( AloAisma) и ie ( AieAiCo &. В частности, если a тс / 4, то AioAie, так что попарно когерентные цуги, поляризованные во взаимно перпендикулярньп; плоскостях, имеют одинаковые интенсивности. [38]
Напомним, что направлением поляризации называется направление колебаний электрического вектора. Призма Николя может быть также использована как анализатор для определения, поляризован ли пучок света. Для этого призму Николя вращают вокруг оси светового пучка, и тогда, если может быть найдено такое положение, в котором призма не пропускает света, говорят, что световой пучок линейно поляризован. Направление колебаний электрического вектора может быть легко определено, так как призма Николя не пропускает светового пучка, направление колебаний в котором параллельно большой диагонали плоскости призмы. Интересный и важный тип поляризации получается при пропускании линейно поляризованного пучка света через тонкий слой какого-нибудь кристалла, обладающего двойным лучепреломлением, например слюды. Если линейно поляризованный монохроматический пучок света падает на тонкий слой слюды, причем направление его колебаний составляет угол в 45 с осью кристалла, то электрический вектор будет разложен на две составляющие, направленные под прямым углом друг к другу и распространяющиеся в кристалле с различными скоростями. При некоторой толщине кристалла один из пучков выйдет из кристалла на четверть периода позднее первого, или их разность фаз будет равна четверти длины волны. Такой кристалл называется пластинкой в четверть волны. Таким образам, когда одна компонента имеет максимум, другая равна нулю, и, следовательно, результирующий вектор будет описывать окружность. Такой пучок называется поляризованным по кругу. Направление вращения поляризованного по кругу пучка может происходить либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. [39]
Отношение оптических плотностей полосы при взаимно перпендикулярных направлениях колебания электрического вектора падающего излучения характеризует дихроизм колебания, непосредственно определяющийся пространственным расположением молекул. Если молекулы распределены изотропно ( газ, жидкость, аморфное твердое тело), то интенсивность полосы инфракрасного поглощения не зависит от направления колебания электрического вектора световой волны падающего излучения. Иначе обстоит дело при естественно или искусственно вызванном анизотропном расположении молекул. В этом случае интенсивность полос зависит от угла между направлением изменения ди-польного момента колеблющейся группы атомов и направлением колебания электрического вектора возбуждающего излучения. Если эти направления взаимно перпендикулярны, то не происходит никакого поглощения; наоборот, максимальное поглощение наблюдается в том случае, если направление колебаний электрического вектора падающего излучения совпадает с направлением изменения дипольного момента. [40]
Но по принципу соответствия наличие переменного во времени днпольного момента вызывает излучение электромагнитных волн. Далее, поле излучения колеблющегося диполя обладает той особенностью, что в направлении колебаний излучение отсутствует. Значит, излучение можно наблюдать только под прямым углом к этому направлению. Положение меняется в случае двух переходов m - m l, когда излучение можно наблюдать в любом направлении. Например, при наблюдении в х-направлении мы обнаружим излучение возникшее при колебаниях диполя вдоль оси у, а это направление определяет как раз направление колебаний электрического вектора излучения. Наблюдение вдоль оси г даст - компоненту и - компоненту излучения, но они поляризованы по кругу. [41]
Как же мы должны представить себе поляризационное состояние естественного луча. Приходится допустить, что в естественной электромагнитной волне равномерно представлены все возможные направления колебания электрического вектора. Мы подчеркиваем слово возможные, так как электромагнитная теория говорит о попереч-ности электрического вектора. Следовательно, естественная неполяризованная волна является, по сути дела, наложением бесчисленного количества линейно поляризованных волн с равномерно представленными направлениями колебания векторов. Все поперечные направления являются направлениями колебания электрических векторов естественного луча света. [42]
Как же мы должны представить себе поляризационное состояние естественного луча. Приходится допустить, что в естественной электромагнитной волне равномерно представлены все возможные направления колебания электрического вектора. Мы подчеркиваем слово возможные, так как электромагнитная теория говорит о попереч-ности электрического вектора. Следовательно, естественная неполяризованная волна является, по сути дела, наложением бесчисленного количества линейно поляризованных волн с равномерно представленными направлениями колебания векторов. Все поперечные направления являются направлениями колебания электрических векторов естественного луча света. [43]
Естественное состояние светового луча - неполяризованное. Отсюда не надо делать вывод, что каждый луч, который не подвергался отражению или преломлению, является неполяризованным. Это прежде всего относится к радиоволнам. Короткие электромагнитные волны, на которых ведется телевизионная передача, сильно поляризованы. Именно это обстоятельство позволяет по расположению телевизионной антенны определить, в каком направлении находится передающий центр. Электромагнитная волна, несущая телевизионную передачу, сильно поляризована; антенну надо устанавливать так, чтобы направление колебания электрического вектора совпало с направлением антенны. [44]
Отношение оптических плотностей полосы при взаимно перпендикулярных направлениях колебания электрического вектора падающего излучения характеризует дихроизм колебания, непосредственно определяющийся пространственным расположением молекул. Если молекулы распределены изотропно ( газ, жидкость, аморфное твердое тело), то интенсивность полосы инфракрасного поглощения не зависит от направления колебания электрического вектора световой волны падающего излучения. Иначе обстоит дело при естественно или искусственно вызванном анизотропном расположении молекул. В этом случае интенсивность полос зависит от угла между направлением изменения ди-польного момента колеблющейся группы атомов и направлением колебания электрического вектора возбуждающего излучения. Если эти направления взаимно перпендикулярны, то не происходит никакого поглощения; наоборот, максимальное поглощение наблюдается в том случае, если направление колебаний электрического вектора падающего излучения совпадает с направлением изменения дипольного момента. Пусть Е, и Е, - измеряемые оптические плотности для излучения, направление колебаний электрического вектора которого соответственно параллельно и перпендикулярно к выбранному преимущественному направлению. [45]