|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Пространственная модуляция поляризации при интерференции двух волн ортогональных поляризаций |
 | |
Анимация
Описание
Общеизвестно, что две взаимно когерентные монохроматические световые волны, поляризации которых совпадают, или даже две деполяризованные волны, пересекаясь в пространстве под некоторым углом, образуют картину периодически чередующихся в пространстве максимумов и минимумов интенсивности. Это классическое явление интерференции.
Столь же общеизвестно, что в случае взаимно ортогональных поляризаций указанных волн (например, взаимно перпендикулярные линейные поляризации, или правая и левая круговые) вышеуказанной пространственно-периодической модуляции интенсивности не происходит. На этом основании часто делается ошибочный вывод о том, что волны со взаимно ортогональными поляризациями не интерферируют вообще.
На деле же интерференция происходит, только в отличие от случая совпадающих поляризаций пространственно-периодической модуляции (в данном случае подвержена не интенсивность излучения, а его состояние поляризации).
Рассмотрим, например, поляризационно-интерференционную картину (см. рис. 1), возникающую при симметрично-наклоненном падении двух линейно-поляризованных волн на плоскость рисунка.
Поляризационная интерференционная картина при падении на плоскость рисунка двух волн с ортогональными линейными поляризациями
Рис. 1
Е1,2 - амплитуды электрического поля отдельтных волн;
- результирующее электрическое поле.
Ось Х рис. 1 соответствует направлению перпендикуляра к интерференционным полосам, L - пространственный период интерференционной картины. Как известно:
L=l/2sin(a/2),
где l - длина волны излучения;
a - угол пересечения интерферирующих волн.
Если в точке Х=0 разность фаз колебаний волн равна нулю, то есть результируюшая поляризация линейна (см. рис. 1), то уже в точке Х=L/4 разность фаз колебаний составит p/2, что даст суммарную амплитуду:
,
то есть излучение будет право-эллиптически поляризовано.
В точке Х=L/2 разность фаз колебаний составит p, что даст суммарную амплитуду:
,
то есть излучение будет поляризовано линейно, но направление поляризации будет “зеркально-симметрично” исходному относительно оси Y.
В точке Х=3L/4 разность фаз колебаний составит 3p/2, что даст суммарную амплитуду:
,
то есть излучение будет лево-эллиптически поляризовано.
Наконец в точке Х=L разность фаз колебаний составит 2p, что даст суммарную амплитуду:
,
то есть излучение будет поляризовано линейно, так же как и в точке Х=0.
Таким образом мы видим, что при сохранении однородности распределения интенсивности, интерференционная картина все же имеет место в виде пространственно-периодической модуляции состояния поляризации излучения.
Если теперь предположить, что некоторые оптические свойства среды (линейные или нелинейные) анизотропны, то они вполне вероятно и поляризационно-чувствительны, то есть распознают рассматриваемую картину, несмотря на пространственную однородность интенсивности.
Так, например вынужденное рассеяние крыла линии Рэлея в изотропных жидкостях и газах, а также родственное ему вынужденное ориентационное рассеяние света в нематиках, - происходят именно в результате интерференции линейно-поляризованного излучения накачки с линейно поляризованной ортогонально ей рассеянной волной.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Пространственная модуляция поляризации при интерференции волн ортогональных поляризаций лежит в основе большого числа нелинейно-оптических явлений, таких как вынужденные рассеяния света и динамическая голография.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Техническая реализация состоит в пересечении в некоторой плоскости (геометрия рис. 1) двух пучков гелий-неонового лазера, предварительно расширенных телескопически до диаметра 10-20 мм. Угол пересечения следует брать весьма малым, лучше 10-3рад, чтобы период получаемой картины был не меньше долей миллиметра. Поляризация пучков должна быть взаимно ортогональной. При этом на экране исходно интерференционные полосы отсутствуют. Однако при установке непосредственно перед экраном (то есть в области пересечения пучков) добавочного поляризатора интерференционная картина “проявляется”, что является следствием пространственной модуляции поляризации исходной однородной по интенсивности картины.
Литература
1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика.- М.: Наука, 1985.
2. Ландсберг Г.С. Оптика.- М.: Наука, 1976
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
