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.