Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера

Поляризованный свет можно получить при отражении света от границы раздела двух прозрачных сред. Пусть на границу раздела двух диэлектриков падает естественный свет (ЕС) под углом падения a. Из опыта следует, что в этом случае отраженное и проходящее во вторую среду излучения будут частично поляризованными (ЧПС). Причем для преломленного излучения будут преобладать колебания вектора , происходящие в плоскости падения лучей, а для отраженного – перпендикулярно к ней (рис. 4.2.1а). При угле 90° между отраженным и преломленным лучами, отраженное излучение будет линейно поляризованным (ЛПС), т.е. вектор будет совершать колебания в направлении, перпендикулярном к плоскости падения (рис. 4.2.1б). В этом случае проходящее во вторую среду излучение будет частично поляризованным с максимальной степенью поляризации. Угол падения света, при котором наблюдается это явление, называют углом Брюстера a_Бр.

Из закона преломления для этого случая можно получить следующую формулу

. (4.2.1)

Выражение (4.2.1) получило название закона Брюстера.

Такие особенности отраженного и преломленного излучений можно объяснить, если учесть, что атом излучает как диполь. Под действием падающей волны атомы второй среды, как диполи, излучают отраженную волну. Диполь вдоль оси не излучает, и поэтому атомы второй среды, которые совершают колебания в плоскости падения (они изображаются стрелками), вклад в отраженную волну не дают. Атомы второй среды, которые совершают колебания перпендикулярно плоскости падения (они изображаются точками), излучают волны, вектор которой располагается в плоскости, проходящей через ось диполя, т.е. перпендикулярно плоскости падения. Следовательно, отраженная волна будет линейно-поляризованной с направлением колебаний вектора Е перпендикулярным плоскости падения. Это подтверждает и эксперимент. Если падающая волна является линейно-поляризованной с направлением колебаний вектора , расположенным в плоскости падения, то тогда отраженного луча не будет.

При отражении линейно поляризованного света от поверхности металла отраженное излучение будет в общем случае эллиптически поляризованным, это связано с особенностями отражения волн в этом случае.

Закон Брюстера лежит в основе принципа действия устройства для получения поляризованного света, называемого стопой Столетова (рис. 4.2.2). Стопа Столетова представляет собой совокупность одинаковых параллельных друг другу пластинок (8-10 штук) из прозрачного диэлектрика (например, стекла), ориентированных под углом Брюстера к падающему лучу.

При многократном отражении и преломлении на каждой границе пластинки степень поляризации проходящего света вырастает и на выходе из стопы свет становится практически полностью поляризованным. Причем поляризационным будет как проходящий, так и отраженный свет.

Дата добавления: 2015-06-04