background image

 

 

3201 

RODZAJE  POLARYZACJI 

(1) Światło spolaryzowane liniowo (w płaszczyźnie), 

(2) Światło spolaryzowane eliptycznie (w przyp. szczeg. kołowo, li-

niowo). 

Polaryzacja eliptyczna występuje w kryształach anizotropowych 

optycznie wykazujących zjawisko dwójłomności (naturalnej), np. w 

kalcycie: 

Wewnątrz kryształu dwójłomne-

go fala spolaryzowana liniowo 

rozdziela się na dwie fale (skła-

dowe) o równych amplitudach 

(bo kąt wynosi 45

o

) poruszające 

się z różnymi prędkościami. 

d

45

o

duże

V

e

 

wiązka
padająca

kryształ
CaCO

3

e

o

background image

 

 

3202 

W krysztale dwójłomnym promień nadzw. wyprzedza zwyczajny, 

np.: 

background image

 

 

3203 

Jeżeli kryształ utniemy w miejscu, w którym obydwa promienie są w 

tej samej fazie, to na wyjściu otrzymamy falę spolaryzowaną linio-

wo: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆φ

π

π

 = 0,  , 2

fala
spolaryzowana
liniowo

kryształ
dwójłomny

fala
spolaryzowana
liniowo

background image

 

 

3204 

Jeżeli kryształ przytniemy aby różnica faz różniła się o π/2: 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆φ

π/

 = n  2

fala 
spolaryzowana
kołowo

1

2 3

4 5

6 7

background image

 

 

3205 

Ogólnie: 

∆φ

π

π

 = 0,  , 2

∆φ

π/

 = n  2

- polaryzacja liniowa

- polaryzacja kołowa

każdy inny przypadek  - polaryzacja eliptyczna

background image

 

 

3206 

ZJAWISKO KERRA 

Odkryte przez J.Kerra w 1875 r. 

Jest to zjawisko powstawania optycznej dwójłomności wymu-

szonej w ośrodku spowodowane zewnętrznym polem elek-

trycznym. 

Ź

P

A

x

z

y

d

U

+

+

+

+ +

+

- - -

- -

-

-

n

 

 

Własności  optyczne  ośrodka  w  kierunku  II  do  zewn.  pola  E  są 

inne niż w kierunku ┴. Powstaje anizotropia optyczna. Kierunek osi 
optycznej jest ┴ do zewn. E. 
 

Przyczyną wystąpienia zjawiska Kerra jest polaryzacja dielektry-

ka i ustawienie cząsteczek ośrodka II do kierunku pola. 
 

Stała  dielektryczna  ε

E

  w  kierunku  pola  el.  jest  inna  niż  w  pozo-

stałych  kierunkach,  więc  występuje  różnica  we  współczynnikach 
załamania n

o

 - n

e

.  

background image

 

 

3207 

 

Pod wpływem pola E przyłożonego pod kątem 45

o

 do płaszczy-

zny polaryzacji światła, następuje rozszczepienie na dwie wiązki o i 
e. Różnica współcz. załamania jest proporcjonalna do E

2

n

o

 - n

e

 = k E

2

k - wsp. proporcjonaln. Drogi optyczne: 
l

o

 = n

o

 d,        i       l

e

 = n

e

 d,  gdzie d - długość ośrodka 

skąd różnica dróg optycznych:   ∆l = l

o

 - l

e

 = d (n

o

 -n

e

∆l = d k E

2

 = d k/λ E

2

 λ, 

Stała Kerra: K = k/λ,   

2

2

2

V

m

m

V

m

]

K

[

=

=

d

E

K

l

2

λ

=

                   ∆l ~  E

2

 , λ, d. 

 

Dobierając  odpowiednio  wartość  E  można  zmieniać  różnicę 

dróg optycznych. 
 

Efekt szybki - anizotropia optyczna znika po t ~ 10

-10

 s po wyłą-

czeniu pola el. 
 

Komórki  Kerra  stosuje  się  m.in.  do  szybkiej  modulacji  światła 

(np. w kinematografii, w zapisie dźwiękowym...). 
 

 

Silny efekt Kerra wykazują niektóre ciecze dielektryczne: 

ciecz: 

K  [mV

-2

chloroform 

358 10

-16

 

anilina 

181,0 

cykloheksan 

7,9 

czterochlorek węgla 

8,2 

aceton 

1807,0 

nitrobenzen 

35 050 

 

 

background image

 

 

3208 

ZJAWISKO COTTONA-MOUTONA (VOIGHTA) 

Jest to zjawisko powstawania optycznej dwójłomności wymu-
szonej  w  ośrodku  spowodowane  zewnętrznym  polem  magne-
tycznym. 
Zjawisko odkryte: 

-  w cieczach przez A.Cottona i H.Moutona, 
-  w  parach  i  gazach  przez  Voighta  (w  ciałach  stałych  znane  jako 

zjawisko Voighta).  

Największe  znaczenie  praktyczne  ma  zj.  Voighta  występujące  w 
półprzewodnikach i magnetykach. 
 

Zjawisko  występowania  anizotropii  optycznej  (podwójnego  za-

łamania)  jest  podobne  do  obserwowanego  w  kryształach  jedno-
osiowych. 

Ź

P

A

 

Różnica dł. dróg opt.: optycznych:     

∆l = d(n

o

 - n

e

) = C H

2

 λ d 

gdzie: d - dł. ośrodka, C - st. Cottona-Moutona, H - natężenie pola 
magn., λ - dł fali. 

background image

 

 

3209 

ZJAWISKO FARADAYA 

Zjaw. Faradaya polega na skręceniu płaszczyzny polaryzacji świa-
tła spolaryzowanego liniowo, biegnącego w ośrodku umieszczonym 
w silnym polu magnetycznym.  
 

W konfiguracji tej światło jest przepuszczane wzdłuż lini sił pola 

magnetycznego B. 

Ź

P

A

+ + + + + + + +

magnes

B

 

Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji:   

α = k B d

gdzie: B - wielkość indukcji pola magnet., d - długość ośrodka,  
k - stała Verdetta (zdolność ośrodka do skręcenia p.p.). 

(

)

p

l

n

n

d

2

λ

π

=

α

 

Zj.  Faradaya  tłumaczy  się  wpływem  pola  magnetycznego  na 

różną  prędkość  rozchodzenia  się  w  danym  ośrodku fali spolaryzo-
wanej kołowo lewo- i prawo-skrętnie. 
 

Zj.  magnetycznego  skręcenia  płaszcz.  polaryz.  wywołane  jest 

zmianami  precesji  elektronów  swobodnych  w  atomach  i  cząstecz-
kach pod wpływem B ( proces szybki ∆t ≈ 10

-9

 s).