Поляризаторы: принцип работы

Экспериментальное обнаружение направления оптической оси

Сейчас большинство производителей указывает направление главной оси на корпусе поляризационной оптики. В случае отсутствия маркировки определить направление оси также нетрудно. Пусть падающий пучок смешанной поляризации под углом падает на отражающую поверхность и частично отражается. Если разместить на пути отраженного пучка поляризатор и вращать его в перпендикулярной направлению распространения волны плоскости (рис. 1), интенсивность проходящего излучения будет то уменьшаться, то увеличиваться. При отсутствии внешнего освещения в помещении можно определить направление главной оси поляроида, для этого не требуется никаких специальных устройств или приспособлений.

Рисунок 1. Направление главной оси поляризатора

Определение оптической оси поляризатора
Стандартная экспериментальная установка содержит лазер, поляризатор на фиксированном расстоянии и линейный поляризатор (поляроид) с известным направлением главной оси.

Суть опыта: при взаимно перпендикулярном расположении главных осей поляризаторов 1 и 2 (рис. 2) излучение на выходе из системы полностью гасится.

Двойное лучепреломление
Набор оборудования остается тем же, но между поляризаторами размещается волновая пластина. Поворотом пластины при неизменном положении поляризаторов 1 и 2 добейтесь полного гашения излучения. Тогда главная ось волновой пластины совпадет с положением главной оси поляризатора 1.

Рисунок 2. К определению главной оси поляризатора и иллюстрации двулучепреломления в волновой пластине

Вертикальное направление излучения относительно поверхности стола

• Если поляризационная оптика не установлена в оправы и не имеет маркировки о расположении главной оси, воспользуйтесь указаниями выше. Поляризатор установите в положение «0 градусов».
• По стандартам производства поляроид в оправе располагают так, что его главная ось находится в положении 90 градусов. Этот стандарт применим и для волновых пластин, в действительности существует погрешность поворота быстрой оси порядка 2-3 градуса.

Перпендикулярное направление излучения к поверхности образца
Эксперимент с призмой BK7. Источник света расположите так, чтобы свет проходил через поляризатор и, вращая его, его наблюдайте за изменением мощности отраженного от призмы света. Угол падения: 56.6 градусов к полированной поверхности призмы.
При поляризации, параллельной плоскости падения, существует угол падения, называемый углом Брюстера, при котором нет отраженной волны. Отраженная волна будет иметь преимущественную поляризацию перпендикулярно плоскости падения.

Поляризация отраженной волны
Колебания вектора напряженности, перпендикулярные плоскости падения (отраженный и падающий пучки лежат в одной плоскости), называются s-поляризацией; p-поляризация — поляризация света, для которой вектор напряжённости электрического поля лежит в плоскости падения. В качестве отражающего элемента можно использовать плоскопараллельную пластину BK7 без покрытия. Угол падения отрегулируйте так, чтобы он равнялся углу Брюстера (для BK7 угол Брюстера равен 56.6 градусов). Поляризатор расположите на пути падающего пучка. При вращении поляризатора наблюдается изменение мощности отраженного излучения, помимо отраженного будут наблюдаться поверхностное и обратное отражения. Подобно схеме из пункта выше, ось поляризатора может быть повернута на 0 и на 90 градусов. В качестве плоской пластины можно использовать любой другой образец, в том числе волновую пластину.

© OptoSigma

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции OptoSigma на территории РФ