ELTE, I.Fizika BSc, 2006/2007 II.félév

 

Elektromágnesség

9. (2007. IV.23-25)

 

Elekromágneses hullámok polarizációja:

 

  Rádióhullámok

      I              Ionoszféra;     Felületi hullámok

            

  


A polarizálatlan hullám:   -Fény a napból

                                                      -a lámpából,…

A transzverzális elektromágneses hullám lehet polarizált.

A polarizációt az E vektor rezgési síkjával jellemezzük.

A k-ra merőleges irányok különbözőek!

                                           -Dikroizmus (irányított elnyelés)

 

 

Cirkuláris polarizáció (a polarizációs sík forog /időben/)

 


Reflexió, polarizáció, fénytörés

 

 

Snellius –Descartes

(Schnell –Cartesius)

µ1 = µ2 ;n1 =Ö e1 ; n2 =Ö e2

E1t = E2t ;

D1n = D2n ;

H1t = H2t ;

B1n = B2n ;

 

A fény általában vegyesen polarizált /polarizálatlan/, s a polarizáció síkja az E vektor (és nem a H) rezgési síkja.

 

         Fénytöréskor a polarizációt beesési síkhoz viszonyítjuk:

TE E merőleges a beesési síkra;   TM H merőleges a beesési síkra

(Transzverzális elektromos)              (Transzverzális mágneses)    

                     E ^ papír síkja                            E êê papír síkja

(Az optika a H-t szereti a B helyett, történeti okokból és a Poynting vektor (E x H) miatt)

 

A Fresnel formulák:

 

A merőleges ^ polarizáció (TE)

 

 

1)     A két közeg azonos: (a = b, nrelatív = 1) : ;


 

2)      Teljes visszaverődéskor /sűrűbb- ritkább átmenetnél, a < b esetén, nrel. < 1/

                        (b = p/2 , sinb = 1, cosb = 0):   

                              

 

3)      Közel merőleges beesésnél (a, b << p/4; a Snellius D. törvény: a = n b)

                                   

                                              

4)      Optikailag sűrűbb közeg: a> b ; r < 0 ellentétes fázis

                             Optikailag ritkább közeg: a< b ; r > 0 azonos fázis

                            Þ   a = b esetén tehát az r előjelet vált, azaz fázisugrása van a reflektált fénynek.

 

A párhuzamos ║ polarizáció (TM)

 

 

1) A két közeg azonos: (a = b, nr = 1) : ;

 

2) Teljes visszaverődéskor /sűrűbb- ritkább átmenetnél, a < b esetén, nrel. < 1/

                        (b = p/2 , tgb = ¥):      

                              

 

3) Közel merőleges beesésnél (a, b << p/4; a Snellius D. törvény: a = n b)

           

                                              

                                               (Ügyeljünk az előjel konvencióra!)

 

                                              


 

                        4) Amikor a reflektált nyaláb merőleges a megtört nyalábra

                        (a+b = p/2; tg a+b =¥):  nincs visszavert hullám!

            Ezen a szöget Brewster szögnek, aB nevezzük.

 

5) Optikailag sűrűbb közeg: a> b ; r < 0 ellentétes fázis

                            Optikailag ritkább közeg: a< b ; r > 0 azonos fázis

                            Þ   a = b esetén tehát itt is előjelet vált az r, azaz fázisugrása van a reflektált fénynek.                   

 

Az aB Brewster szögben beeső nyaláb visszavert része nem tartalmazhat párhuzamos polarizációjú (TM) komponenst, tehát tisztán merőleges ^ polarizációjú (TE).

A Snellius- Descartes törvény ekkor:

 

Atomi eredetű értelmezés:

 

A második (n törésmutatójú) közegben rezgésre kényszerített atomok a rezgésük irányában nem tudnak sugározni, ezért ha a beeső sugárzás párhuzamos polarizációjú (TM), az általa b irányban rezgésre késztetett atomok a b irányra merőlegesen (aB szögben) nem tudnak "visszasugározni", azaz reflektált intenzitásuk abban az irányban nincs.

(A beesési síkra merőlegesen rezgő atomokra (a merőleges ^ polarizációjú (TE) fény ilyen atomi mozgást gerjeszt) nincs ilyen kizárási elv).

 

 


Polarizációs effektusok

         Dikroizmus (volt).

Optikai aktivitás (forgatóképesség)

Pl. cukoroldat, tejsav

 

j = aa c l

        (c az oldat koncentrációja)

            d-glükóz          ¬jobbra forgat;

 l-glükóz           ¬balra forgat

(Az élő szervezetben mindig jobbra forgat a cukor)

 

A Faraday effektus

j = aF B l      (j » 1o -2o)

 

Átlátszó mágnes lenne jó. Mikrohullámra van ilyen és j jóval nagyobb.

(Ferrit,)

 


 

Kettős törés

            Ahol a Snellius–Descartes törvény nem igaz.

                        Kristály optika (Vonal alakú molekulák rendezve)

           

            Egy tengelyű kristály:

                Van egy tengely (x) ahol nincs kettős törés:     

                A másik két tengelyen két különböző sebességgel megy a fény:

                                                           ;

Itt van egy ordinárius sugár (S.-D.törvény) és egy extraordinárius sugár (S.-D.törvény sérül).

Sebesség ellipszoid:

 


ve                      vo      ve < vo             

                                                      ß

ne > no

                                 

 


Lineárisan polarizált nyaláb kettős törése optikai tengely mentén:

         Kettősen törő l/2 -es lemez                        Kettősen törő l/4 -es lemez