Читать онлайн «Оптический производственный контроль: Методические указания по выполнению лабораторных работ»

3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЯРИЗУЮЩИХ СВОЙСТВ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ПОЛЯРИМЕТРЕ – ПОЛАМАТ-А Цель работы: изучение поляризационных свойств оптических материалов (кристаллический кварц различной ориентации) в видимой области спектра на фотоэлектрическом рутинном поляриметре - ПОЛАМАТ - А. Теоретические сведения. Явление вращения плоскости поляризации открыл Араго в кварце в 1811г. , а Био, обнаружив его и в некоторых жидкостях в 1815г. , доказал, что поворот плоскости поляризации увеличивается пропорционально толщине активного слоя. [1] Явление вращения плоскости поляризации имеет место в весьма разнообразных телах, получивших название естественно активных. Исследования показали, что объяснение этого явления можно получить, рассматривая общую задачу взаимодействия поля световой волны с молекулами или атомами вещества, если только принять во внимание конечные размеры молекул и их структуры. Поляризованный луч, проходящий вдоль оси одноосного кристалла, не подвергается никакому изменению (1). Однако Араго заметил, что если в этом опыте воспользоваться кварцем, то плоскость поляризации поворачивается на угол, пропорциональный толщине кристалла, пройденной лучом. Это явление было далее изучено Био, который нашёл, что вращение, вызываемое данной толщиной, обратно пропорционально квадрату длины волны света, и, т. о. , очень быстро изменяется с цветом. В одних образцах кварца вращение происходит вправо (вследствие чего они и были названы правовращающими), в других - влево. Поэтому равные толщины право - и левовращающего кварца могут компенсировать друг друга. Френель показал, что вращение плоскости поляризации можно объяснять различной скоростью распространения двух поляризованных по кругу составляющих, на которые всегда можно разложить линейно поляризованный свет. В обыкновенных средах лучи, поляризованные по кругу вправо и влево, распространяющиеся с одной и той же скоростью и на любом участке своего пути при сложении дают снова луч, поляризованный линейно в определённом направлении. Но дело обстоит иначе, если скорости распространения поляризованных по кругу составляющих, хотя бы немного отличны друг от друга. Новая поляризованная по кругу волна может быть представлена так: ξ1 = r cos(nt − k1z), η1 = r sin(nt − k1z), (1) вторая (равной амплитуды): ξ 2 = r cos(nt − k 2 z), η2 = r sin(nt − k 2 z), (2)  4 Результирующая (1) и (2) есть: { } ξ = ξ1 + ξ 2 = 2r cos 12 (k 2 − k1 )z − cos nt − 12 (k1 + k 2 )z , η = η1 + η2 = 2r sin 12 (k 2 − k1 )z − cos{nt − 12 (k1 + k 2 )z}, так, что η = tg 12 (k 2 − k1 )z, (3) ξ где: ξ, η - две составляющие смещения. Это равенство показывает, что при любом заданном значении z свет является линейно - поляризованным. Направление плоскости его η поляризации, однако, меняется с z.