Поляризация света при отражении (стр. 1 из 3)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................3

1. Поляризация света ……………………………………………………5

2. Поляризация света при отражении с учетом диэлектрической и

магнитной проницаемостей. Отражательная способность………...7

3. Отражательный прибор Нюрренберга и получение

поляризованного света ……………………………………………...16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………….……………….18

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …….……………….19

ПРИЛОЖЕНИЕ ……………………………………………………………..20

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность заключается в том, что в данной работе рассматривается явление поляризации с учетом диэлектрической и магнитной проницаемостей. Традиционно в учебниках по оптике рассматривается в оптической области явление при значении

. В связи с открытием новых материалов с возникает интерес к изучению явлений прохождения и отражения света на границе раздела сред с учетом .

Из указанной актуальности темы вытекает проблема, которую можно сформулировать следующим образом: необходимо изучение поляризации света при отражении с учетом диэлектрической и магнитной проницаемостей для более подробного усвоения темы исследования.

Объект исследования: явление на границе раздела сред, поляризация света.

Предмет исследования: поляризация света при отражении с учетом диэлектрической и магнитной проницаемостей.

Цель исследования: расчет компонент электрического и магнитного поля в отраженном свете.

Задачи:

1. Ознакомиться с литературой по проблеме исследования: специальной, технической.

2. Изучить явление поляризацию света при отражении в зависимости от диэлектрической и магнитной проницаемости.

3. Изучить влияние диэлектрической и магнитной сред на поляризацию света.

Методы исследования, используемые при выполнении данной курсовой работы: теоретический анализ и обобщение научно-технической литературы по теме исследования.

Методологической и теоретической базой являются научно-методические труды и теоретические работы по физике таких ученых, как Д.В. Сивухин, М. Борн, Э. Вольф, И.В. Савельев и Г.С. Ландсберг.

Курсовая работа состоит из введения, трех параграфов по исследуемой теме, заключения, списка использованной литературы и приложения.

1. Поляризация света

Обратимся сначала к изучению явления поляризации света.

Для описания закономерностей поляризации света достаточно знать поведение лишь одного из векторов, характеризующих электромагнитную волну. Обычно все рассуждения ведутся относительно светового вектора-вектора напряженности

электрического поля (при действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны в атомах вещества).

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы же излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными равновероятными колебаниями светового вектора (рис. 1, а; луч перпендикулярен плоскости рисунка).

Рис. 1

В данном случае равномерное распределение векторов

объясняется большим числом атомарных излучателей, а равенство амплитудных значений векторов - одинаковой (в среднем) интенсивностью излучения каждого из атомов. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора называется естественным. Неполяризованный (естественный) свет испускают большинство типовых источников, например лампы накаливания.

Свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, называется поляризованным. Так, если в результате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное (но не исключительное) направление колебаний вектора

(рис. 1, б), то мы имеем дело с частично поляризованным светом. Свет, в котором вектор колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу (рис. 1,в), называется плоско поляризованным (линейно поляризованным).

Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоско поляризованной волны и направление распространения этой волны, называется плоскостью поляризации. Плоско поляризованный свет является предельным случаем эллиптически поляризованного света-света, для которого вектор

изменяется со временем так, что его конец описывает эллипс, лежащий в плоскости, перпендикулярной лучу (рис. 2,а).

Рис. 2

Если эллипс поляризации вырождается в прямую (при разности фаз

, равной нулю или ), то имеем дело с рассмотренным выше плоско поляризованным светом, если в окружность (при и равенстве амплитуд складываемых волн), то имеем дело с циркулярно поляризованным светом (рис. 2,б и рис.2,в соответственно).

2. Поляризация света при отражении с учетом диэлектрической и магнитной проницаемости. Отражательная способность

Изучив, что представляет из себя поляризация света, рассмотрим теперь, как энергия поля падающей волны распределяется между двумя вторичными полями.

Интенсивность света равна

(1)

Поэтому количество энергии в первичной волне, которое попадает на единицу площади поверхности раздела за 1 сек, будет равно

(2)

Для отраженной волны энергия, покидающая единицу площади поверхности раздела за 1 сек, определяется подобным же выражением, а именно:

(3)

Отношения

(4)

называют соответственно отражательной и пропускателъной способностью.

Легко проверить, что в соответствии с законом сохранения энергии

(5)

Рассмотрим отражательную способность.

Отражательная способность зависит от поляризации падающей волны. Ее можно выразить через отражательную способность для света, поляризованного параллельно и перпендикулярно плоскости падения.

Пусть вектор Е падающей волны образует с плоскостью падения угол

. Тогда

(6)

Пусть, далее,

(7)

Тогда

(8)

где

(9)

Можно показать, что

(10)

где

– пропускательная способность для света, поляризованного

параллельно;

– пропускательная способность для света, поляризованного

перпендикулярно;

Для нормального падения различие между параллельной и перпендикулярной компонентами исчезает, и из

и (4) находим

(11)

В приложении приведены таблица значений и график зависимости

для нормального падения.

Отсюда следует, что

(12)

Аналогичные результаты получаются также для предельных значений

и Это легко увидеть из (9), если учесть, что, согласно закону преломления, при . Следовательно, чем меньше различие в оптической плотности обеих сред, тем меньше энергии уносится отраженной волной.