Поляризация света

Взаимодействие света с веществом.

Явление поляризации.

Обычно считается, что понятие поляризации связано с сохранением неизменной ориентации плоскости колебаний. Говорить о поляризации имеет смысл только для поперечных колебаний. Свет, как мы знаем, является электромагнитной волной, а эти волны – поперечны и поляризованы так, что казалось бы, световые колебания всегда должны быть поляризованы. Однако мы знаем, что световые волны испускаются отдельными цугами, продолжительность которых не превышает 10^–8 сек. Процесс испускания является случайным, и фаза испущенной волны, а также ориентации векторов Е и В в плоскости, перпендикулярной направлению излучения, могут быть любыми. Т.к. вектора Е и В в волне жестко связаны друг с другом, имеет смысл рассматривать лишь один из них (пусть, для определенности, это будет вектор Е). В среднем, в любой волне все допустимые ориентации вектора Е равновероятны

Существуют приспособления, называемые поляризаторами, которые обладают способностью пропускать через себя световые лучи только с одним направлением плоскости колебаний электрического вектора Е, так что на выходе поляризатора свет становится плоско (линейно) поляризованным. Человеческий глаз не в состоянии обнаружить, поляризован свет или неполяризован. Для того, чтобы обнаружить это, необходимо использовать второе такое же приспособление, которое называют анализатором. Если направление пропускания анализатора и поляризатора совпадают, луч света на выходе из анализатора имеет максимальную интенсивность. При произвольном угле a между направлениями анализатора и поляризатора амплитуда световых колебаний, выходящих из анализатора Е_А = Е_П cosa, где Е_П – амплитуда колебаний на выходе из поляризатора. В электромагнитной волне плотность энергии (интенсивность) пропорциональна квадрату амплитуды колебаний Е, т.е. I _П ~ Е и I_А ~ Е . На основании этого получаем:

.

Это соотношение называется законом Малюса.

Закон Брюстера.

Простейшим приспособлением для поляризации света может служить прозрачное диэлектрическое зеркало. Пусть на диэлектрик падает луч естественного света. Обозначим через n₂ коэффициент преломления диэлектрика, а через n₁ – коэффициент преломления среды, откуда падает свет (a - угол падения, b - угол преломления). Условимся изображать направление колебаний вектора Е в виде точек или тонких черточек, где точка изображает направление вектора, перпендикулярное плоскости чертежа, а черточка означает, что вектор Е лежит в плоскости чертежа. В естественном свете равновероятны все направления колебаний Е, что изображается в виде того, что количество точек и черточек одинаково. Опыт показывает, что отраженный и преломленный лучи становятся частично поляризованными, причем в отраженном свете преобладающими становятся колебания, плоскость которых перпендикулярна плоскости чертежа, а в преломленном предпочтительнее оказываются направления колебаний в плоскости чертежа (на рис. это изображается в виде преимущества числа точек или черточек). Существует угол падения, при котором отраженные лучи становятся полностью поляризованными. Этот угол называется углом Брюстера, его значение связано с отношением n₂/n₁ = n₂₁, т.е. относительным показателем преломления:

.

Дата добавления: 2014-12-16