Исследование преобразования света поляризационными элементами

Министерство образования РФ

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана

Кафедра ”Лазерные и оптико-электронные системы”

“Утверждаю”

заведующий кафедрой РЛ2

д.т.н., профессор

___________     Барышников Н.В.

“_____” ________  2012 г.

Лабораторная работа

по курсу «Основы оптики»

Исследование преобразования света поляризационными элементами

Москва, 2012

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

Программа POLARIZ предназначена для изучения свойств поляризованного света и веществ, обладающих двойным лучепреломлением. Расчетная схема имеет следующий вид. Вдоль оси Z распространяется плоская световая волна. Волна падает на плоскую пластину, кристалл толщиной d, одна поверхность которого находится в плоскости X0Y, ортогональной оси Z. Кристалл двоякопреломляющий, т.е. показатель преломления для колебаний вдоль оси X - nx не равен показателю преломления для колебаний вдоль оси Y - ny. Поскольку свет представляет собой поперечную волну, то вектор  электрического поля волны имеет две компоненты Ex и Еy, гармонически изменяющиеся по координате z и времени t:

Ex = Eox*Cos(wt-Kx*z),

Ey = Eoy*Cos(wt-Ky*z+ф),

где Eox, Eoy - амплитуды соответствующих компонент,

ф - начальная разность фаз Y-ой и X-ой компонент,

w - частота волны,

Kx, Ky - соответствующие волновые числа, определяемые выражениями:

Kx = 2*pi*nx/lambda,          Ky = 2*pi*ny/lambda,

где lambda - длина волны в вакууме.

При z = 0, т.е. на входе в пластину, компоненты вектора Е изменяются следующим образом:

Ex = Eox*Cos(wt),

Ey = Eoy*Cos(wt+ф),

Программа POLARIZ для каждого момента времени t при заданных ф и Eoy/Eox определяет значения компонент Ex и Ey вектора Е и строит сам вектор. При непрерывном изменении времени конец вектора Е описывает замкнутую линию, которая в общем случае представляет собой эллипс. Положение вектора Е в каждый момент времени и форма эллипса отображаются на экране.

На выходе из пластины толщиной z = d компоненты вектора Е будут изменяться следующим образом:

Ex = Eox*Cos(wt - 2*pi*nx*d/lambda),

Ey = Eoy*Cos(wt - 2*pi*ny*d/lambda+ф).

Вид поляризации волны на выходе из пластины также представлен на экране. Форма и ориентация эллипса на выходе определяется разностью фаз  Y-ой и X-ой компонент волны, т.е. значением  ф1 = ф + dф, где

dф = 2*pi*(nx-ny)*d/lambda -

- дополнительная разность фаз, вносимая пластиной.

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

1. Исследуйте различные типы поляризации света на входе пластины.