Двойное лучепреломление электромагнитных волн (стр. 1 из 4)
Управление образования.
Администрация г. Екатеринбурга.
Реферат по физике
на тему:
Двойное лучепреломление электромагнитных волн.
Исполнитель: Ïîëûíèí
Äìèòðèé Àëåêñååâè÷.
Руководитель: Êîâðèæíûõ
Þðèé Òèìîôååâè÷.
Екатеринбург
1997
Оглавление..........................................................................................................................................
Поляризация света.........................................................................................................................
1. Свойства электромагнитных волн..................................................................................................
2. Поляризация света..............................................................................................................................
Виды поляризованного света................................................................................................................
3. Поляризаторы. Закон Малюса..........................................................................................................
Двойное лучепреломление.......................................................................................................
1. Явление двойного лучепреломления..............................................................................................
2. Волновые поверхности.....................................................................................................................
3. Построение Гюйгенса......................................................................................................................
4. Пластинки
и 
..........................................................................................................................Экспериментальная часть......................................................................................................
1. Установка...........................................................................................................................................
2. Измерения............................................................................................................................................
Литература.........................................................................................................................................
1. Свойства электромагнитных волн
Электромагнитной волной называется распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле. Электромагнитная волна характеризуется векторами напряженности
электрического и индукции 
магнитного полей.Возможность существования электромагнитных волн обусловлена тем, что существует связь между переменными электрическим и магнитным полями. Переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле. Существует и обратное явление: переменное во времени электрическое поле порождает вихревое магнитное поле.
Электромагнитные волны в зависимости от длины волны
(или частоты колебаний 
) разделены условно на следующие основные диапазоны: радиоволны, инфракрасные волны, рентгеновские лучи, видимый спектр, ультрафиолетовые волны и гамма - лучи. Такое разделение электромагнитных волн основано на различии их свойств при излучении, распространении и взаимодействии с веществом.Несмотря на то, что свойства электромагнитных волн различных диапазонов могут резко отличаться друг от друга, все они имеют единую волновую природу и описываются системой уравнений Максвелла. Величины
и 
в электромагнитной волне в простейшем случае меняются по гармоническому закону. Уравнениями плоской электромагнитной волны, распространяющейся в направлении Z, являются: 
(1)
где
-циклическая частота, n-частота, 
-волновое число, 
-начальная фаза колебаний.Электромагнитные волны являются поперечными волнами, т.е. колебания векторов напряженности
переменного электрического и индукции переменного магнитного поля взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной к вектору 
скорости распространения волны. Векторы , и образуют правовинтовую систему: из конца вектора поворот от 
к на наименьший угол виден происходящем против часовой стрелки (рис. 1). 
рис. 1
На рис. 2 показано распределение векторов
и 
электромагнитной волны вдоль оси OZ в данный момент времени t. 
рис. 2Из формулы (1) следует, что вектора
и 
в электромагнитной волне колеблются в одинаковой фазе (синфазно), т.е. они одновременно обращаются в нуль и одновременно достигают максимальных значений.Основываясь на том, что электромагнитная волна является поперечной, возможно наблюдение явлений, связанных с определенной ориентацией векторов
и 
в пространстве. Для описания закономерностей поляризации света достаточно знать поведение лишь одного из векторов, характеризующих электромагнитную волну. Обычно все рассуждения ведутся относительно светового вектора-вектора напряженности
электрического поля (при действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны в атомах вещества).Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы же излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными равновероятными колебаниями светового вектора (рис. 3, а; луч перпендикулярен плоскости рисунка).
рис. 3
В данном случае равномерное распределение векторов
объясняется большим числом атомарных излучателей, а равенство амплитудных значений векторов 
-одинаковой (в среднем) интенсивностью излучения каждого из атомов. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора называется естественным. Неполяризованный (естественный) свет испускают большинство типовых источников, например лампы накаливания.Свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, называется поляризованным. Так, если в результате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное (но не исключительное) направление колебаний вектора
(рис. 3, б), то мы имеем дело с частично поляризованным светом. Свет, в котором вектор колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу (рис. 3,в), называется плоско поляризованным (линейно поляризованным).Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоско поляризованной волны и направление распространения этой волны, называется плоскостью поляризации. Плоско поляризованный свет является предельным случаем эллиптически поляризованного света-света, для которого вектор
изменяется со временем так, что его конец описывает эллипс, лежащий в плоскости, перпендикулярной лучу (рис. 4,а). 