Интерференция поляризованных лучей. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Интерференция поляризованных лучей исследовалась в классич. опытах О. Френеля (A. Fresnel) и Д. Ф. Араго (D. F. Arago) (1816). Наиб, контраст интерференц. картины наблюдается при сложении когерентных колебаний одного вида поляризации (линейных, круговых, эллиптич.) с совпадающими азимутами. Интерференция никогда не наблюдается, если волны поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. При сложении двух линейно поляризованных взаимно перпендикулярных колебаний в общем случае возникает эллиптически поляризованное колебание, интенсивность к-рого равна сумме интенсивностей исходных колебаний. Интерференцию поляризованных лучей можно наблюдать, напр., при прохождении линейно поляризованного света через анизотропные среды. Проходя через такую среду, поляризованное колебание разделяется на два когерентных элементарных ортогональных колебания, распространяющихся с разл. скоростью. Далее одно из этих колебаний преобразуют в ортогональное (чтобы получить совпадающие азимуты) или выделяют из обоих колебаний составляющие одного вида поляризации с совпадающими азимутами. Схема наблюдения интерференции поляризованных лучей в параллельных лучах дана на рис. 1, а. Пучок параллельных лучей выходит из поляризатора N₁ линейно поляризованным в направлении N₁N₁ (рис. 1, б). В пластинке К, вырезанной из двоякопреломляющего одноосного кристалла параллельно его оптич. оси ОО и расположенной перпендикулярно падающим лучам, происходит разделение колебания N₁N₁ на составляющие А_е, параллельную оптич. оси (необыкновенную), и A₀, перпендикулярную оптич. оси (обыкновенную). Для повышения контраста интерференц. картины угол между N₁N₁ и А₀ устанавливают равным 45°, благодаря чему амплитуды колебаний А_е и А₀ равны. Показатели преломления n_е и n₀ для этих двух лучей различны, а следовательно, различны и скорости их распространения в К, вследствие чего на выходе пластины К между ними возникает разность фаз d=(2p/l)(n₀-n_е), где l - толщина пластинки, l - длина волны падающего света.

Анализатор N₂ из каждого луча А_е и А₀ пропускает только составляющие с колебаниями, параллельными его направлению пропускания N₂N₂. Если гл. сечения поляризатора и анализатора скрещены (N₁^N₂), то амплитуды слагающих А₁ и А₂ равны, а разность фаз между ними D=d+p. Т. к. эти составляющие когерентны и линейно поляризованы в одном направлении, то они интерферируют. В зависимости от величины D на к--л. участке пластинки наблюдатель видит этот участок тёмным [d=(2k+1)pl, k - целое число] или светлым (d=2kpl) в монохроматич. свете и различно окрашенным в белом свете (т.н. хроматич. поляризация). Если пластинка неоднородна по толщине пли по показателю преломления, то места её с одинаковыми этими параметрами будут соответственно одинаково тёмными или одинаково светлыми (или одинаково окрашенными в белом свете). Кривые одинаковой цветности наз. изохромами. Пример схемы наблюдения интерференции поляризованных лучей в сходящихся лунах показан на рис. 2. Сходящийся плоскополяризованный пучок лучей из линзы L₁ падает на пластинку, вырезанную из одноосного кристалла перпендикулярно его оптич. оси. При этом лучи разного наклона проходят разные пути в пластинке, а обыкновенный и необыкновенный лучи приобретают разность хода D=(2pl/lcosy)(n₀-n_е), где y - угол между направлением распространения лучей и нормалью к поверхности кристалла. Наблюдаемая в этом случае интерференц. картина дана на рис. 1, а к ст. Коноскопические фигуры. Точки, соответствующие одинаковым разностям фаз D,

Рис. 2. Схема для наблюдения интерференции поляризованных лучей в сходящихся лучах: N₁, - поляризатор; N₂, - анализатор, К - пластинка толщиной l, вырезанная из одноосного двупреломляющего кристалла; L₁, L₂ - линзы.

расположены по концентрич. окружности (тёмным или светлым в зависимости от D). Лучи, входящие в К с колебаниями, параллельными гл. плоскости или перпендикулярными ей, не разделяются на два слагающих и при N₂^N₁ не будут пропущены анализатором N₂. В этих плоскостях получится тёмный крест. Если N₂||N₁, крест будет светлым. Интерференция поляризованных лучей применяется в кристаллооптике, минералогии и петрографии для диагностики минералов и горных пород, для определения ориентации кристаллов и изучения их дефектов. На использовании интерференции поляризованных лучей основан ряд различных по устройству и назначению поляризационных приборов: поляриметры для исследования механич. напряжений в деталях машин и сооружений (поляризационно-оптический метод исследования напряжений); интерференционно-поляризац. фильтры с шириной полосы в сотые доли нм, используемые для гелиофиз. исследований и в практике физ. эксперимента; компенсаторы, фазовые модуляторы.

Литература по по интерференции поляризованных лучей

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.