Свет естественный и поляризационный

Поляризация света.

При действии света на вещество основное значение имеет электрическая составляющая поля волны, которая воздействует непосредственно на электроны в атомах вещества. Поэтому вектор “ E ” напряженности электрической составляющей поля называют световым вектором волны, а плоскость его колебаний - плоскостью колебаний волны.

Электромагнитную волну, в которой векторы Е и, следовательно, векторы Н лежат во вполне определенных плоскостях, называют плоскополяризованной. Плоскость, проходящая через электрический вектор Е и напряжение распространения электромагнитной волны, является плоскостью поляризации.

Плоскополяризованную волну излучает отдельный атом. В естественном свете, идущем от Солнца, накаленной нити лампочки, газоразрядной трубки, пламени, и т.п., складываются неупорядоченные излучения множества хаотически ориентированных атомов, поэтому направление Е не выдерживаются в одной плоскости. Такой свет можно рассматривать как наложение плоскополяризованных волн с хаотической ориентацией плоскостей колебаний, электрические векторы ориентированы по всевозможным, перпендикулярным к лучу направлениям.

Сечение луча О в некоторый момент времени и проекции векторов Е на плоскость, перпендикулярную лучу. Если у светового луча амплитудные значения вектора Е оказываются неодинаковыми для различных плоскостей колебания, то такой луч называется частично поляризованным.

На рисунке изображен частично поляризованный луч, у которого колебания совершаются преимущественно в вертикальной плоскости.

Плоская поляризация света, особенно частичная, - очень распространенное явление, проходящее при отражении, преломлении и рассеянии света окружающими телами. Однако человеческий глаз не обнаруживает различия между поляризованными лучами, имеющими различную ориентацию плоскости колебания, и вообще не отличает поляризованного света от естественного.

В связи с этим все наблюдения поляризации света или связанных с ней явлений производятся только с помощью соответствующих приборов.

Устройство, позволяющее получать поляризованный свет из естественного, называют поляризатором. Он пропускает только составляющую вектора Е и соответственно Н на некоторую плоскость - главную плоскость поляризатора. При этом через поляризатор проходит только половина интенсивности естественного света.

При вращении поляризатора относительно луча естественного света будет поворачиваться плоскость колебаний вышедшего плоскополяризованного света, но интенсивность его изменяться не будет. Поляризатор можно использовать для анализа поляризованного света, тогда его называют анализатором.

Если плоскополяризованный свет с амплитудой электрического вектора Е₀ падает на анализатор, то он пропустит только некоторую составляющую Е, равную

Е = Е₀ cos j,

где j - угол между главными плоскостями поляризатора Р и анализатора А.

Так как интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды колебаний (I ~ E²), то получаем

I = I₀ cos² j,

где I₀ - интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор, I - интенсивность света, вышедшего из анализатора.

Это уравнение выражает закон Малюса. Закон Малюса лежит в основе расчета интенсивности света, прошедшего через поляризатор и анализатор во всевозможных поляризованных приборах.

Плоская поляризация света происходит, например, при отражении и преломлении света в стекле (на границе двух прозрачных диэлектриков). Как отраженный так и преломленные световые лучи частично поляризованы, причем преимущественное направление колебаний преломленного луча лежит в плоскости падения и отраженного луча - в плоскости, ей перпендикулярной. Степень поляризации отраженного света зависит от угла падения. При угле падения a_Б, удовлетворяющем условию tga_Б = n (закон Брюстера, 1815 г.), где n - показатель преломления среды, происходит полная поляризация отраженного света. При падении под углом полной поляризации луч отраженный и луч преломленный составляет прямой угол друг с другом.

Поляризация происходит также при рассеянии света. Степень поляризации тем выше, чем меньше размеры частиц, на которых происходит рассеяние.

Вопрос 11. 15 минут.

Дата добавления: 2014-01-14