20-мавзу: Поляризатцион қурилмалар. Эллиптик ва доиравий қутбланган ёруғликни олиш ва уни текшириш

20-мавзу: Поляризатцион қурилмалар. Эллиптик ва доиравий қутбланган ёруғликни олиш ва уни текшириш.

Режа:

1. 
   Қутбланган тўлқинлар суперпозицияси.
   
2. 
   Эллиптик қутбланган ёруғликни олиш ва уни текшириш.
   

3. Қутбланган тўлқинлар интерференцияси.

4. Поляризацион асбоблар. Қутбловчи призмалар.

5. Қутбланишни ўлчашнинг экспериментал методлари.

Қутбланган тўлқинлар суперпозицияси. Эллиптик қутбланган ёруғликни олиш ва уни текшириш

Иккиланиб синдирувчи пластинка. Бир ўқли кристалда кристалнинг оптик ўқига перпендикуляр тарқалаётган ёруғликни қараймиз. Фазовий бўлинишнинг ушбу ҳолида оддий ва ғайриоддий нурлар бўлмайди.

17.1-rasm.

Фараз қилайлик оптик ўққа параллел қилиб кесилган кристал пластинкага пластинканинг оптик ўқи билан қутбланиш текислиги орасидаги бурчаги (бу бурчани одатда 45˚ қиладилар) бўлган ясси қутбланган ёруғлик нормал тушаётган бўлсин (17.1-расм). Бу ҳолда кристалда битта (оптик ўққа перпендикуляр) йўналишда ўзаро ортогонал қутбланган икки тўлқин турли хил тезликлар ( ва ) билан тарқалади. Бу 17.2-расмда кўрсатилган, унда руғлик расм текислигига перпендикуляр тарқалаяпти. Бу расмда – пластинкага тушувчи ёруғликнинг қутбланиш текислиги, – унинг вектор-амплитудаси, ва – кристалл пластинкадаги оддий ва – ғайриоддий тўлқинларнинг вектор-амплитудалари.

Пластинканинг қалинлиги га боғлиқ ҳолда ҳар иккала тўлқин пластинкадан у ёки бу фазалар фарқи билан чиқади, у эса, ўз навбатида, ушбу тўлқинларнинг йўллар фарқига боғлиқдир. Йўллар фарқи қуйидагича топилади:

(17.1)

эканлигини эътиборга олсак, қуйидагини оламиз:

, (17.2)

бу ерда – ёруғликнинг вакуумдаги тезлиги. Шундай қилиб, кристалдан иккита ўзаро ортогонал ясси қутбланган чиқади. Уларнинг биттаси кристалнинг бош кесимига перпендикуляр қутбланган, иккинчиси эса – ушбу кесим текислигида қутбланган (17.1-расм). Бу кристал пластинканинг ортида ихтиёрий нуқтада ёруғлик векторларининг мос келувчи тебранишлар қуйидагича кўринишда бўлади:

(17.3)

17.2-rasm.

ва катталиклар натижавий ёруғлик вектори учининг координаталаридир (17.2-расмга қаранг). Механикавий тебранишлар ҳақидаги таълимотдан бизга маълумки, бир хил частотали иккита ўзаро перпендикуляр гармоник тебранишлар қўшилганда умумий ҳолда эллипс бўйича ҳаракатни ҳосил қилади (хусусий ҳолларда тўғри чизиқ бўйича ёки айлана бўйича ҳаракат ҳосил бўлиши мумкин). Худди шунингдек, координаталари (17.3) бўлган нуқта, яъни векгорнинг учи эллипс бўйича ҳаракатланади. Демак, тебраниш текисликлари ўзаро перпендикуляр бўлган ва ясси қутбланган иккита когерент ёруғлик тўлқинлари бир-бирининг устига тушганда шундай тўлқин ҳосил қиладики, унда ёруғлик вектори ( вектор) вақт ўтиши билан ўзгариб, унинг учи эллипс чизади. Бундай ёруғлик эллиптик қутбланган ёруғлик деб аталади. Фазалар фарқи нинг қиймати га каррали бўлганда эллипс тўғри чизиққа айланади ва ясси қутбланган ёруғлик ҳосил бўлади. Фазалар фарқи тоқ сон марта олинган га тенг бўлганда ва қўшилувчи тўлқинлар амплитудалари тенг бўлганда эллипс айланадан иборат бўлади. Бу ҳолда доира бўйича қутбланган ёруғлик ҳосил бўлади.

17.3-rasm.

Шу нарсага диққатни жалб қиламизки, қисман қутбланган ва табиий ёруғликларни ҳам тебраниш текисликлари ўзаро перпендикуляр бўлган иккита ясси қутбланган тўлқинларнинг устма-уст тушиши деб караш мумкин. Лекин бу тўлқинлар когеренг эмас, (17.3) даги нинг қиймати доим ўзгариб туради, шу сабабли натижавий векторнинг йўналиши тартибсиз равишда ўзгаради. Табиий ёруғлик учун қўшилувчи тўлқинларнинг амплитудалари бир хил бўлиши керак, қисман қутбланган ёруғлик учун эса – ҳар хил бўлиши керак.

17.2-расмда ўқ бизга қараб йўналган ва ёруғлик тўлқини ҳам ушбу йўналиш бўйича бизга қараб тарқалаяпти деб тахмин қилинади. Расмга қараб, биз тўлқинга қарама-қарши қараган бўламиз. Бунда агар вектор қайси томонга айланса, унинг айланишига қараб ўнг ва чап эллиптик ва доиравий қутбланишларни кўрсатса бўлади. Агар нурнинг қарама-қарши йўналиши нисбатан вектор соат стрелкаси бўйича айланса, ўнг қутбланиш деб аталади, акс ҳолда – чап қутбланиш деб аталади. 17.3-расмда ўнг қутбланишли тўлқин кўрсатилаган.

Такидлаш керакки, қутбланиш (ўнг ёки чап) йўналиши фазалар фарқи га, аниқроғи қайси ( ёки ) ўқ бўйича тебраниш олдинлашига боғлиқдир. Бу олдинлашиш (17.3) формуладаги нинг қиймати ва оралиқда ўзгаради. Агар тебраниш ўқи бўйича олдинлашса (), у ҳолда олдин , кейин эса ўзларининг максимал қийматларига эга бўладилар. Демак, вектор учи ҳаракати соат стрелкаси бўйлаб ўтади – қутбланиш ўнг бўлади. Агарда тебраниш ўқи бўйича орқада қолса (), у ҳолда олдин , кейин эса ўзларининг максимал қийматларига эга бўладилар – вектор учининг ҳаракати соат стрелкасига қарши бўлади – қутбланиш чап бўлади.

Оптик ўққа параллел кесилган кристал пластинканинг қалинлиги га боғлиқ ҳолда, ундан ўтувчи ёруғлик қутбланиши бир-биридан фарқ қилади.