ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТОВЫХ ВОЛН

Данный опыт хорошо известен в классической оптике. Однако, подобно интерференционному опыту Юнга, он имеет прямое отношение к квантовой физике. Как и в интерференционном опыте, будем уменьшать интенсивность светового пучка до тех пор, пока через поляризаторы не пойдут одиночные фотоны. Рассмотрим проиллюстрированные на рис. 4,6 случаи в применении к одиночным фотонам. Напомним, что поляризация фотона соответствует поляризации световой волны, из которой взят данный фотон. Это означает, в частности, что после первого поляризатора будем иметь линейно поляризованные (в направлении оси поляризатора) фотоны. Вот с этими фотонами и будем далее работать, называя их условно исходными. [c.98]

Глава 3 ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТОВЫХ ВОЛН [c.63]

Световые волны представляют собой электромагнитное поле, для полного описания которого требуются четыре основных векторных поля Е, Н, D и В. Для определения состояния поляризации световых волн используется вектор электрического поля. Такой выбор связан с тем, что в большинстве оптических сред физические взаимодействия с волной осуществляются через электрическое поле. Основной интерес к изучению поляризации световых волн обусловлен тем, что во многих веществах (анизотропные среды) показатель преломления зависит от направления колебаний вектора электрического поля Е. Это явление можно объяснить движением электронов, которые раскачиваются электрическим полем световых волн. Для иллюстрации этого предположим, что анизотропное вещество состоит из несферических иглообразных молекул, причем все молекулы ориентированы таким образом, что их большие оси параллельны друг другу. Пусть в таком веществе распространяется электромагнитная волна. Вследствие анизотропной структуры молекул электрическое поле, параллельное осям молекул, будет сильнее смещать электроны вещества относительно их равновесного положения, чем электрическое поле, перпендикулярное осям молекул. Поэ- [c.63]

С поляризацией световых волн связано много других физических явлений. Прежде чем перейти к изучению этих оптических явлений, необходимо выяснить свойства поляризованных волн. Начнем рассмотрение с обзора состояний поляризации монохроматических плоских волн. [c.64]

Поляризация световых волн [c.65]

Поляризация световых волн 69 [c.69]

В предыдущем разделе было показано, как состояние поляризации световой волны можно описать с помощью амплитуд и фазовых углов для X- и /-составляющих вектора электрического поля. Оказывается, что вся информация о поляризации волны содержится в комплексной амплитуде А плоской волны (3.2.1). Следовательно, для описания состояния поляризации достаточно использовать комплексный параметр х, определяемый выражением [c.70]

Поляризация световых волн 71 [c.71]

Поляризация световых волн 73 [c.73]

Поляризация световых волн 77 [c.77]

В анизотропной среде, такой, как кристалл, фазовая скорость световой волны зависит как от состояния ее поляризации, так и от направления ее распространения. Вследствие анизотропии состояние поляризации плоской волны может изменяться в процессе ее распространения через кристалл. Однако в общем случае для данного направления распространения в среде существуют две независимые волны (моды) с хорошо определенными фазовыми скоростями и направлениями поляризации. При распространении через анизотропную среду состояние поляризации световой волны, поляризованной параллельно одному из этих направлений, будет сохраняться. Эти независимые поляризации, а также отвечающие им фазовые скорости (или, что эквивалентно, показатели преломления) можно определить из уравнений (1.1.1) и (1.1.2) с использов анием диэлектрического тензора. [c.81]

Если падающий свет линейно поляризован вдоль медленной или быстрой оси пластинки, то в соответствии с (5.4.11) свет будет оставаться линейно поляризованным вдоль локальной медленной или быстрой оси. В этом смысле вектор поляризации отслеживает вращение локальной оси, при условии что вектор поляризации направлен вдоль одной из осей. Действие матрицы Джонса на любой вектор поляризации можно разделить на два этапа. Сначала матрица фазовой задержки действует на вектор Джонса падающей волны, причем для света, линейно поляризованного вдоль одной из главных осей, действие этой матрицы приводит только к фазовому сдвигу светового пучка, а состояние его поляризации сохраняется неизменным. Затем матрица R (ф) поворачивает вектор Джонса на угол ф. В случае линейно поляризованного света такой поворот приводит к тому, что вектор поляризации оказывается параллельным главной оси на выходной грани пластинки. Таким образом, если падающий пучок света поляризован вдоль направления нормальных мод во входной плоскости (г = 0), то вектор поляризации световой волны будет отслеживать вращение главных осей и оставаться параллельным локальной медленной (или быстрой) оси, при условии что коэффициент кручения мал. Это явление называется адиабатическим отслеживанием и имеет важные применения при создании световых затворов на жидких кристаллах. Ниже мы рассмотрим принцип работы таких световых затворов. [c.158]

В общем случае произвольного направления распространения света через элементарный объем анизотропной среды направления поляризации световых волн, испытывающих максимальный и минимальный набеги фаз б,- = Li/X, определяются ориентацией полуосей эллипса, получающегося в результате сечения эллипсоида показателей преломления плоскостью, перпендикулярной к волновому вектору [35, 130]. [c.35]

К II [110]) собственные состояния поляризации световых волн- [c.95]

Таким образом, показатели преломления и направления поляризации собственных мод зависят от направления проекции Ef вектора напряженности электрического поля. Кроме того, из (7.23) следует еще одно отличие от случая продольного электрооптического эффекта. При продольном эффекте электрическое поле изменяет разность фаз между собственными модами Аф, что ведет к изменению состояния поляризации световой волны на выходе из кристалла. В то же время фаза волны, определяемая средним показателем преломления (% + 4- 2)/2, не изменяется. Однако когда свет распространяется вдоль оси [1101, электрическое поле изменяет средний показатель преломления в соответствии с (7.23). Это приводит к тому, что изменяется не только состояние поляризации, но и фаза световой волны на выходе из кристалла (см. формулу (7.20)). [c.140]

Статистический, случайный характер процессов спонтанного излучения приводит к тому, что фазы, направления распространения и состояния поляризации световых волн, испускаемых отдельными атомами, не согласованы друг с другом. Это значит, что спонтанное излучение некогерентно. [c.439]

Четкое изложение теории поляризации световых волн см. в работе [4д]. — Прим. ред. [c.135]

К е й м а X Р. Я., К у Д р я в ц е в В. И. Способ объективного измерения угла вращения плоскости поляризации световой волны. Приборостроение , 1959,. N9 11. [c.491]

Сравнивая параметры эллипса поляризации световой волны на входе и на выходе из структуры, можно определить Д5, а зна- [c.49]

Нужно отметить, что сделанное выше ограни на поляризацию световой волны не является прин альным. На это обстоятельство обратил внимание [c.14]

Тем не менее частицам, соответствующим волне с определ. поляризацией, можно прииисать дополнит. (внутр.) степень свободы, принимающую разл. значения для разных состояний поляризации. Для определённости рассмотрим фотоны, отвечающие световой волне. Опыт показывает, что угл. распределение электронов в фотоэффекте зависит от направления поляризации световой волны. А т. к, фотоэффект является чисто корпускулярным эффектом, то это означает, что фотон обладает дополнит. [c.277]

Поляризация световых волн определяется вектором электрического поля Е(г, /) в фиксированной точке пространства г в момент времени t. Поскольку вектор электрического поля монохроматической волны Е изменяется во времени по синусоидальному закону, колебания электрического поля должны происходить с определенной частотой. Если предположить, что свет распространяется в направлении оси Z, то вектор электрического поля будет располагаться в плоскости XJ. Поскольку X- и/-составляющая вектора поля могут колебаться независимо с определенной частотой, сначала следует рассмотреть эффекты, связанные с векторным сложением этих двух осциллирующих ортогональных составляющих. Задача о сложении двух независимых ортогональных колебаний с некоторой частотой хорошо известна и полностью аналогична задаче о классическом движении двумерного гармонического осциллятора. В общем случае такой осциллятор движется по эллипсу, который отвечает не-сфазированным колебаниям х- и -составляющих. Существует, конечно, много частных случаев, имеющих больщое значение в оптике. Мы начнем с рассмотрения общих свойств излучения с эллиптической поляризацией, а затем обсудим ряд частных случаев. [c.64]

Существует много веществ, оптические свойства которых зависят как от направления распространения, так и от поляризации световых волн. К оптически анизотропным материалам относятся кристаллы, например кальцит, кварц и KDP, а также жидкие кристаллы. Эти материалы характеризуются многими необычными оптическими свойствами, такими, как двойное лучепреломление, оптическое вращение плоскости поляризации, поляризационные эффекты, коническая рефракция, электрооптические и акустооптические эффекты. Анизотропные кристаллы используются во многих оптических устройствах, например в призменных поляризаторах, поляризационных пластинах и в двулучепреломляющих фильтрах. Анизотропные нелинейные вещества используются также для достижения фазового синхронизма при генерации второй гармоники. Таким образом, очевидно, сколь важным для практического применения этих свойств является четкое представление о процессе распространения света в анизотропных средах. Данная глава целиком посвящена изучению распространения электромагнитного излучения в этих средах. [c.78]

Итак, мы рассмотрели амплитудную и фазовую модуляцию световой волны и убедились, что волна переносит информацию о поглощающих свойствах, толщине и преломляющих свойствах объектов-транспарантов. Однако перечисленные виды модуляции не исчерпывают возможностей световой волны переносить информацию о прозрачных объектах. Как известно, часто при прохождении света через прозрачные объекты может измениться поляризация световой волны. Эти изменения могут быть обусловлены следующими причинами 1) прохождением границы двух диэлектриков (или границы вакуум-диэлектрик), когда изменение поляризации обусловлено изменением угла падения световой волны на границу раздела, 2) свойствами вещества объекта, когда вещество обладает, например, двулуче-преломлением или способностью поворачивать плоскость поляризации. [c.16]

На рис. 9.5, б приведены результаты использования данного способа непрерывного считывания усредненной во времени голограммы для визуализации колебательных структур диффузно рассеивающей мембраны. Запись осуществлялась на длине волны гелий-неонового лазера (к = 633 нм) в кубическом ФРК BiigTiOao >(ВТО) в отсутствии внешнего электрического поля. Необходимость использования диффузионного механизма записи диктовалась тем, что приложение внешнего поля к кристаллу сильно искажало поляризацию световых волн и делало ее неоднородной по сечению пучка, что затрудняло качественное подавление сигнальной волны. Вместе с этим дифракционной эффективности записываемой диффузионной голограммы при толщине образца d 8 мм на пространственной частоте 500 мм оказывалось вполне достаточно для обеспечения нормальной работы видикона телевизионной системы. [c.217]

Основным преимуществом данной схемы волоконно-оптического гироскопа по сравнению с традиционным устройством (рис. 9.12, б) является возможность использования в них многомодовых оптических волокон, что существенно упрощает конструкцию устройства и снижает требования к юстировке. Дело в том, что после обращения волнового фронта и повторного прохождения через волокно в принципе должна быть восстановлена изначальная простая форма лазерного пучка на входе оптического волокна. Вместе с тем для полной реализации этой функции необходимы специальные более сложные схемы ОВФ с восстановлением состояния поляризации световой волны [9.75—9.77]. Другим существенным недостатком данной схемы, так же как и предыдущей, является необходимость использования лазера с длиной когерентности, превосходящей удвоенную длину кольца 2L, что обязательно для осуществления ОВФ в активной схеме (с внешними заданными пучками накачки). [c.237]

Степень поляризации световой волны. Независимые световые волны между собой не интерферируют и, следовательно, средние значения произведелий проекций различных волн равны нулю. Это приводит к заключению, что матрица когерентности результирзтощей волны равна сумме Матриц когерентности слагаемых волн. Для доказательства рассмотрим суперпозицию независимых волн. Проекции напряженностей электрического поля результирующей волны даются равенствами [c.197]

Световой пучо]< недостаточно характеризовать только интенсивностью и спектральным составом, чтобы получить полное представление о его свойствах. Некоторые особенности взаимодействия света с веществом можно правильно понять, приняв во внилганне состояние поляризации световых волн. [c.491]

Некоторые эквивалентные представления. Степень поляризации световой волны. При суперпозиции нескольких незовисижых световых воли, распространяющихся в одном направлении, матрица когерентности результирующей волны равна сумме матриц когерентности для отдельных волн. Чтобы доказать это, рассмотрим компоненты электрических векторов (в обычном комплексном цредставлении) отдельных волн У (п=-1, 2, Ы). Компоненты электрического вектора результирующей волны равны [c.506]

II 1.7. Рассчитайте угол самоиндуцированного поворота эллипса поляризации мощной световой волны в 0Щ10р0ДН0Й изотропной негиротропной среде (эффект Терхьюна) в зависимости от интенсивности световой волны и длины нелинейной среды. Убедитесь, что эффект исчезает в случае линейной поляризации световой волны. [c.206]

Я уже упоминал, что магнитооптические эффекты в кристаллах — достаточно быстродействующие, чтобы использовать их в широкополосных модуляторах света. Недавно Р. С. Лекроу из лаборатории компании Белл построил такой модулятор, используя эффект Фарадея. Эффект Фарадея — это вращение плоскости поляризации световой волны, проходящей через вещество в направлении, параллельном внешнему магнитному полю. Он имеет место в газах, жидкостях и твердых телах. Он назван так но имени Майкла Фарадея, открывшего этот эффект в стекле в 1845 году. [c.82]

Рис. 5. Магнитооптический модулятор работает на основе эффекта Фарадея вращения плоскости поляризации световой волны при ее прохождении в среде в направлении, параллельном внешнему магнитному полю, в этом модуляторе плоскость поляризации света инфракрасного лазера вращается кристаллом железо-иттриевого граната (ЖИГ). Величина угла поворота определяется модулирующим магнитным полем, направленным вдоль оси стержня жиг. Вторая призма превращает модуляцию поляризации в амплитудную модуляцию.

Из вышесказанного видно, что типы поляризации световых волн отличаются большим разнообразием, поэтому необходимо ввести количественную характеристику — степень поляризации. Определение степени поляризации основано на представлении частично поляризованного света как смеси естественной и по ляризованной компонент [c.177]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...