Большая Советская Энциклопедия (ПО) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" (читать книгу онлайн бесплатно без TXT) 📗

  На многих из перечисленных явлений основаны принципы действия разнообразных поляризационных приборов , с помощью которых не только анализируют состояние П. с., испускаемого внешними источниками, но и получают требуемую П. с. и преобразуют одни её виды в другие.

  Особенности взаимодействия поляризованного света с веществом обусловили его исключительно широкое применение в научных исследованиях кристаллохимической и магнитной структуры твёрдых тел, строения биологических объектов (например, поляризационная микроскопия, см. Микроскоп ), состояний элементарных излучателей и их отдельных центров, ответственных за квантовые переходы , для получения информации о чрезвычайно удалённых (в частности, астрофизических) объектах. Вообще, П. с. как существенно анизотропное свойство излучения позволяет изучать все виды анизотропии вещества — поведение газообразных, жидких и твёрдых тел в полях анизотропных возмущений (механических, звуковых, электрических, магнитных, световых), в кристаллооптике — структуру кристаллов (в подавляющем большинстве — оптически анизотропных), в технике (например, в машиностроении) — упругие напряжения в конструкциях (см. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений) и т.д. Изучение П. с., испускаемого или рассеиваемого плазмой , играет важную роль в диагностике плазмы . Взаимодействие поляризованного света с веществом может приводить к оптической ориентации или т. н. выстраиванию атомов, генерации мощного поляризованного излучения в лазерах и пр. Напротив, исследование деполяризации света при фотолюминесценции даёт сведения о взаимодействии поглощающих и излучающих центров в частицах вещества, при рассеянии света — ценные данные о структуре и свойствах рассеивающих молекул или иных частиц, в др. случаях — о протекании фазовых переходов и т.д. П. с. широко используется в технике, например при необходимости плавной регулировки интенсивности светового пучка (см. Малюса закон ), для усиления контраста и устранения световых бликов в фотографии , при создании светофильтров , модуляторов излучения (см. Модуляция света ), служащих одними из основных элементов систем оптической локации и оптической связи , для изучения протекания химических реакций, строения молекул, определения концентраций растворов (см. Поляриметрия , Сахариметрия ) и мн. др. П. с. играет заметную роль в живой природе. Многие живые существа способны чувствовать П. с., а некоторые насекомые (пчёлы, муравьи) ориентируются в пространстве по поляризованному (в результате рассеяния в атмосфере) свечению голубого неба. При определённых условиях к П. с. становится чувствительным и человеческий глаз (т. н. явление Хайдингера).

  Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Шерклифф У., Поляризованный свет, пер. с англ., М., 1965; Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Феофилов П. П., Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов, М., 1959; Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б., Квантовая электродинамика, 3 изд., М., 1969.

  В. С. Запасский.

Рис. 2. Примеры различных поляризаций светового луча (траекторий конца электрического вектора Е в какой-либо одной точке луча) при различных разностях фаз между взаимно перпендикулярными компонентами Е_х и Е_у . Плоскость рисунков перпендикулярна направлению распространения света: а и д — линейные поляризации; в — правая круговая поляризация; б, г и е — эллиптические поляризации различной ориентации. Приведённые рисунки соответствуют положительным разностям фаз d (опережению вертикальных колебаний по сравнению с горизонтальными). l — длина волны света.

Рис. 5а. Интерференционные картины хроматической поляризации в сходящихся лучах при условии, что оптические оси анализатора и поляризатора скрещены (N₁ ^N₂ , см. рис. 4). Cрез кристаллической пластинки К перпендикулярен её оптической оси. Если падающий на анализатор свет — белый, картины приобретают сложную характерную окраску.

Рис. 5б. Интерференционные картины хроматической поляризации в сходящихся лучах при условии, что оптические оси анализатора и поляризатора скрещены (N₁ ^N₂ , см. рис. 4). Срез параллелен оптической оси. Если падающий на анализатор свет — белый, картины приобретают сложную характерную окраску.

Рис. 4. Схема для наблюдения хроматической поляризации в сходящихся лучах. N₁ — поляризатор, N₂ — анализатор; К — пластинка толщиной l, вырезанная из одноосного двулучепреломляющего кристалла параллельно его оптической оси; L₁ , L₂ — линзы. Лучи разного наклона проходят в К разные пути, приобретая разности хода (различные для обыкновенного и необыкновенного лучей). По выходе из анализатора они интерферируют, давая характерные интерференционные картины, показанные на рис. 5.

Рис. 3. Схема наблюдения интерференции поляризованных лучей (хроматической поляризации) в параллельном световом потоке. Поляризатор N₁ пропускает лишь одну линейно поляризованную (в направлении N₁ N₁ ) составляющую исходного пучка. В пластинке К, вырезанной из двулучепреломляющего одноосного кристалла параллельно его оптической оси ОО и установленной перпендикулярно пучку, плоскополяризованный луч разделяется на составляющую А_е с колебаниями электрического вектора, параллельными ОО (необыкновенный луч), и составляющую А_о , колебания электрического вектора которой перпендикулярны ОО (обыкновенный луч). Показатели преломления материала пластинки К для этих двух лучей (n_e и n_o ) различны, а следовательно, различны скорости их распространения в К, вследствие чего эти лучи, распространяясь по одному направлению, приобретают разность хода. Разность фаз их колебаний при выходе из К равна d = (¹ / _l ) ×2 pl(n_о — n_e ), где l — толщина К, l — длина волны падающего света. Анализатор N₂ пропускает из каждого луча только его слагающую с колебаниями, лежащими в плоскости его главного сечения N₂ N₂ . Если N₁ ^N₂ (оптические оси анализатора и поляризатора скрещены), амплитуды слагающих А₁ и А₂ равны, а разность их фаз D = d + p. Они когерентны и интерферируют между собой. В зависимости от величины D на каком-либо участке пластинки К наблюдатель увидит этот участок тёмным [D = (2k+ 1) p, k — целое число] или светлым (D = 2kp) в монохроматическом свете и окрашенным — в белом свете.

Рис. 1. Колебания проекций электрического вектора Е световой волны на взаимно перпендикулярные оси х и у (z — направление распространения волны, перпендикулярное как х, так и у), б и в — моментальные изображения колебаний и соответствующей огибающей концов полного вектора Е в разных точках волны для случая, когда вертикальные (по оси х) колебания на четверть периода (90° ) опережают горизонтальные (по оси у). В каждой одной точке конец Е в этом случае описывает окружность. Стрелки на в нанесены лишь для того, чтобы яснее показать вид правого винта. Винтовая поверхность отнюдь не вращается вокруг z при прохождении волны. Напротив, следует представлять, что вся винтовая поверхность как целое, не вращаясь, переносится вдоль z со скоростью волны.