4.1.20. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

Обнаружение поляризации света подтвердило, что электромагнитные волны являются поперечными волнами.

Поляризованным светом называется свет, в котором направление колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом. Под световым вектором будем подразумевать вектор напряженности электрического поля. В естественном свете колебания светового вектора хаотичны.

Плоскость, в которой колеблется световой вектор в плоско поляризованной волне, называется плоскостью поляризации. Свет, в котором вектор Е колеблется только в одном направлении, перпендикулярном лучу, называется плоско поляризованным (или линейно поляризованным). Свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений, называется частично поляризованным, такой свет можно представить как состоящим из двух частей: естественного и поляризованного.

Если пропускать частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении поляризатора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от Imax до Imin, переход от одного значения к другому будет совершаться при повороте поляризатора  на p/2. Выражение

называется степенью поляризации. Для плоско поляризованного света Imin=0 и P=1; для естественного света Imax=Imin и P=0.

 Если направить естественный свет перпендикулярно пластинке турмалина П1, вырезанной параллельно так называемой оптической оси (Рис.4.12) и вращать пластинку вокруг направления луча, никаких изменений интенсивности не будет.

Если на пути луча поставить вторую такую же пластинку П2, то интенсивность света, прошедшего через пластинки, будет изменяться  в зависимости от угла a между оптическими осями кристалла по закону Малюса:

I = I1 cos2 a,

где I1 и  I –интенсивности света, падающего на вторую пластинку и вышедшего из нее соответственно.


Рис.4.12

Пластинка П1 преобразует естественный свет в плоско поляризованный и называется поляризатором. Вторая пластинка П2 позволяет обнаружить поляризацию и называется анализатором.

Интенсивность света, прошедшего через первый поляризатор, уменьшается в два раза, поскольку отсекаются все колебания, перпендикулярные оси:

,

где - интенсивность естественного света, падающего на первый поляризатор.

Учитывая это соотношение, закон Малюса можно записать в следующем виде:

.

Таким образом, интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор, максимальна при параллельных осях и равна нулю при скрещенных.

Поляризация света также происходит при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Отраженный и преломленный лучи становятся частично поляризованными. Степень поляризации зависит от угла падения и показателя преломления. При угле падения iB (угол Брюстера), определяемого соотношением

tg iB = n21,

где n21 – показатель преломления второй среды относительно первой, отраженный луч является полностью плоско поляризованным (закон Брюстера). При этом отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.