Закон Малюса

Вопрос 2. Поляризаторы. Степень поляризации.

Плоско поляризованный свет можно получить из естественного света с помощью приборов, называемых поляризаторами. Поляризаторысвободно пропускают колебания, параллельные плоскости, которая называется плоскостью поляризатора, и полностью или частично задерживают колебания, перпендикулярные к этой плоскости. Поляризатор, задерживающий перпендикулярные к его плоскости колебания только частично, называется несовершенным. Просто поляризатором называется идеальный поляризатор, полностью задерживающий колебания, перпендикулярные к его плоскости, и не ослабляющий колебаний, параллельных плоскости.

На выходе из несовершенного поляризатора получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений. Такой свет называется частично поляризованным. Его можно рассматривать как смесь естественного и плоско поляризованного света. Частично поляризованный свет, как и естественный, можно представить в виде наложения двух некогерентных плоско поляризованных электромагнитных волн с взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний вектора напряженности электрического поля. В случае естественного света интенсивность этих волн одинакова, а в случае частично поляризованного - разная.

Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении поляризатора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от максимального I _max до минимального I _min значений. Изменение интенсивности от одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте поляризатора на угол, равный p/2, т.е. за один полный оборот два раза будет достигаться максимальное и два раза минимальное значение интенсивности. Величина

P = (I_max – I_min)/(I_max + I_min) ( 12.3 )

называется степенью поляризации. Для плоско поляризованного света I _min = 0 и Р = 1; для естественного света I_max = I_min и Р = 0. Т.е. любой естественный луч света не поляризован. К эллиптически поляризованному свету понятие степени поляризации не применимо (у такого света колебания вектора напряженности электрического поля полностью упорядочены).

Пусть на поляризатор Р ₂ (см. рис.12.2) падает плоско поляризованный свет амплитуды а ₀ и интенсивности I ₀. Сквозь поляризатор пройдет

Рис. 12.2. Прохождение света через два поляризатора.

составляющая колебания с амплитудой А = а ₀ соsj, где j − угол между плоскостью колебаний падающего света и плоскостью поляризатора. Следовательно, интенсивность прошедшего света I определяется выражением

I = I ₀ соs ² j. - закон Малюса. (12.4)

Поставим на пути естественного луча два поляризатора Р ₁ и Р ₂, плоскости поляризации которых образуют угол j. Из первого поляризатора выйдет плоско поляризованный свет, интенсивность которого I ₀ составляет половину интенсивности естественного света. Согласно закону Малюса из второго поляризатора выйдет свет интенсивности I ₀ соs ² j. Таким образом, интенсивность света, прошедшего через два поляризатора, равна

I = (I_естcos ² j)/2.(12.5)

Максимальная, интенсивность, равная (1/2) I _ест получается при j = 0 (поляризаторы параллельны). При j = p/2 интенсивность равна нулю - скрещенные поляризаторы света не пропускают.

В случае света, поляризованного по кругу, вращение поляризатора не сопровождается (как и в случае естественного света) изменением интенсивности света, прошедшего через поляризатор.

Контрольные вопросы:

1. Какие возможны состояния поляризации света?

2. Что называется естественным светом? плоскополяризованным

светом? частично поляризованным светом? эллиптически поляризован-

ным светом?

3. Как изменяется интенсивность света за поляризатором при его

вращении вокруг пучка естественного света?

4. Как практически отличить плоскополяризованный свет от есте-

ственного?

5. Что такое степень поляризации света?

6. Почему в законе Малюса интенсивность света, прошедшего через анализатор, пропорциональна cos ² φ?

Дата добавления: 2014-11-06