Поляризация при отражении и преломлении

Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков не равен нулю, то отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными (рис.5.5). В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения (обозначены на рис. 5.5 точками), в преломленном луче - колебания, параллельные плоскости падения (на рис.5.5 обозначены стрелками).

Степень поляризации отраженного и преломленного лучей зависит от угла падения. При угле падения, удовлетворяющем условию

(5.2)

отраженный луч полностью поляризован (содержит только колебания перпендикулярные к плоскости падения), а степень поляризации преломленного луча достигает наибольшего значения.

Соотношение (5.2) называется законом Брюстера. Угол a _Б - называют углом Брюстера, или углом полной поляризации.

Пусть на поляризатор падает плоскополяризованный свет с амплитудой и интенсивностью I_m (рис.5.6).

Через поляризатор пройдет составляющая колебания с амплитудой E=E_mcosj, где j - угол между плоскостью колебаний вектора в падающей волне и плоскостью поляризатора.

Следовательно, интенсивность света, прошедшего через поляризатор, определяется выражением

I=I_mcos²j. (5.3)

Выражение (5.3) называется законом Малюса.

3. Распространение света в анизотропных средах.

При прохождении света через некоторые кристаллы (анизотропную среду) световой луч разделяется на два луча. Это явление было открыто в 1670 году Эразмом Бартоломином для исландского шпата и получило название двойного лучепреломления. При двойном лучепреломлении один из лучей удовлетворяет обычному закону преломления и лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью. Этот луч называется обыкновенным и обозначается буквой O. Для другого луча, называемого необыкновенным (его обозначают буквой e), отношение не остается постоянным при изменении угла падения. Даже при нормальном падении необыкновенный луч отклоняется от первоначального направления (рис.5.7).

Как правило, необыкновенный луч не лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к преломляющей поверхности.

Явление двойного лучепреломления наблюдается для всех прозрачных кристаллов, за исключением принадлежащих к кубической системе. У так называемых одноосновных кристаллов имеется направление, вдоль которого свет распространяется, не разделяясь на два луча. Это направление называется оптической осью кристалла. Любая прямая, параллельная данному направлению, также является оптической осью кристалла. Любая плоскость, проходящая через оптическую ось, называется главным сечением или главной плоскостью кристалла. В обыкновенном луче плоскость колебаний вектора перпендикулярна главному сечению кристалла, а в необыкновенном плоскость колебаний совпадает с главным сечением кристалла.

Обыкновенный и необыкновенный лучи поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях. Эти лучи могут по разному поглощаться кристаллом, что проводит к различной окраске кристалла в белом свете в зависимости от направления наблюдения - (например александрит) вдоль оси кристалла и перпендикулярно к ней. Указанное явление носит название ” дихроизм “.

Предельный случай - полное поглощение лучей одной поляризации и пропускание другой используется в дихроичных пленках – поляроидах.

Большое распространение получил поляризатор, называемый призмой Николя (или сокращенно николь). Николь представляет собой призму из исландского шпата, разрезанную по диагональной плоскости и склеенную канадским бальзамом (рис 5.8).

Показатель преломления канадского бальзама n, имеет величину между показателями преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле (n_o > n > n_e). Угол падения для обыкновенного луча оказывается таким, что он претерпевает на прослойке бальзама полное внутреннее отражение и выходит из призмы.

4.Применение поляризации

1.Поляризационные фильтры (очки, фотоаппараты).

2.Стереокино.

3.Сахариметры.

4.Оптические затворы (дисплей, стереокино).

Материальное обеспечение.

Мультимедийный проектор, компьютер.

Задание на самостоятельную работу.

1. Искусственная оптическая анизотропия.

2. Вращение плоскости поляризации.

Литература.

1. Трофимова Т.И., Москва, Высшая школа, 2004, с.355-367.

2.Трофимова.

Самостоятельная работа

Дата добавления: 2014-01-20