Табиғи және поляризацияланған жарық. Поляроидтар.

4 Грабовский, Р.И. Курс физики: учеб. пособие. – 10-е изд., стер / Р.И. Грабовский. - СПб.: Изд-во «Лань», 2007. – 607 с.

СЕМЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ

Студенттерге арналған әдістемелік нұсқау

Биожүйелердегі жарықтың поляризациясы. Поляриметр.

Құрастырған: Куасинова К.Т.

Семей, 2009

ЖАРЫҚТЫҢ ПОЛЯРИЗАЦИЯСЫ

Табиғи және поляризацияланған жарық. Поляроидтар.

Жарық толқындары ұзындығы кіші болатын электромагниттік толқындар болып табылады. Олар атомдық және молекулалық жүйелерде жүретін үрдістердің нәтижесінде пайда болады. Осы жүйелер «вибратор» ролін атқарады және жарық импульстерінің көзі болып табылады. Кішкене ғана жарық көзінің өзінде осындай вибраторлар саны өте көп болады. Вибраторлардың осьтері кеңістікте хаосты орналасады. Ендеше табиғи жарықта электрлік және магниттік векторлары ( - электр өрісінің кернеулік векторы, - магнит өрісінің кернеулік векторы) барлық бағытта болатын тербелістер бар болады.

Тербелістер көлденең толқында (механикалық толқында- зат бөлшектерінің тербелісі, ал электромагниттік толқында- өріс кернеулігінің векторларының тербелісі) толқынның таралу бағытына перпендикуляр болатын жазықтықта кезкелген бағытта жүреді. Егер тербеліс бағыты ретсіз өзгеретін болса, бірақ олардың амплитудалары барлық бағытта бірдей болса, ондай толқындар (сурет 1,а) табиғи деп аталады. Егер тербелістер тек тұрақты бір бағытта таралса, ондай толқындар сызықты поляризацияланған деп аталады («сызықты» деген сөз алып тасталынады).

Егер тербелістер түрлі бағытта жүретін болса, бірақ белгілі бір бағыттарда тербелістер амплитудалары басқа бағыттардағыдан артық болса, ондай толқындар жартылай поляризацияланған (сурет 1,б) деп аталады.

Поляризацияланған жарықты табиғи жарықтан поляризаторлар деген құралдың көмегімен алуға болады, поляризатор дегеніміз жарықты тек бір бағытта ғана өткізетін анизотропты кристалдар, (исландшпаты, кварц, турмалин). Жарықтың қандай жазықтықта поляризацияланғанын анықтайтын поляризатор анализатор деп аталады. Кәдімгі жағдайда толықндардың барлық түрлері кездесуі мүмкін. Толқын поляризаторы деп аталатын ерекше қондырғы (ол толқын табиғатына тәуелді) арқылы толқынның жасанды поляризациясын алуға болады. Серпімді шнурда пайда болатын толқын үшін поляризатор ретінде екі параллель жазықтық арасындағы саңылауды (сурет 2) қарастыруға болады. Егер шнурдың бастапқы нүктесінде түрлі бағыттарда тербелістерді қоздырса, онда саңылаудан кейін олар саңылау жазықтығымен сәйкес келетін жазықтықта таралады. Егер саңылауды шнур бағытымен сәйкес келетін өз осінің айналасында қандайда бір бұрышқа бұрса, онда тербелістер жазықтығы да сәйкес бұрышқа бұрылады, саңылау өзінің жазықтығында толқынды поляризациялайды.

Поляризацияланған толқын жолына 2-ші саңылау қояйық.

Сурет 1. Егер саңылау жазықтықтары сәйкес келсе (сурет 2,б), онда амплитудалары өзгермей, тербелістер 2-ші саңылау арқылы өтеді. Егер 2-ші саңылауды қандайда бір бұрышқа бұрса, онда соған сәйкес тербелістер таралатын жазықтықтың орна-ласуы да өзгереді, сонда ығысудың лездік мәндері мен тербелістер амплитудасы да (А) саңылауға дейінгі тербелістермен салыстырғанда (сурет 2,б) , кемиді, мұндағы - саңылау алдындағы тербелістің амплитудасы.

2-ші саңылауды 0 - 90⁰-ға дейінгі бұрышпен бұрса, саңылау арқылы өткен тербелістің амплитудасы максимал мәнінен 0-ге дейін өзгереді (сурет 2,в). Сондықтан осі толқынның таралу бағытымен сәйкес келетіндей етіп, 2-ші саңылауды өз осінен айналдыра бұра отырып, тербелістер амплитудасының өзгерісі бойынша тербелістер жазықтығының кеңістігінде поляризацияланған толқынның «орнын» анықтауға болады. Осыған байланысты 2-ші саңылау толқынның анализаторы деп аталады.

Жарықтың поляризациясы кезінде өрістің электрлік құраушысының кернеулік векторы () толқынның жарықтық векторы деп, ал оның тербелістері орындалатын жазықтық- толқын тербелісінің жазықтығы деп аталады. Электрлік векторының (және магниттік векторының) тербеліс жазықтығының жағдайы өзгермейтін сәуле жазық поляризацияланған деп аталады. Бірінші ретті сәуле шығару кезінде атомдағы электрон жазық поляризацияланған жарық толқынын шығарады деп есептеуге болады, яғни жарық векторының тербелістері бір жазықтықта жүретін толқындар. Бірінші ретті сәуле шығару 10^-8 с бойы жүреді, осы кезде ұзындығы 3 м-дей толқындар топтары пайда болады.