Поляризация света

Поляризованным называется свет, в котором направления колебания светового вектора упорядочены каким-либо образом. Из электромагнитной теории света вытекает, что световые волны поперечны: три вектора , и скорость распространения волнового фронта взаимно перпендикулярны и составляют правовинтовую систему. Если заданы направление распространения и направление одного из векторов, например , то направление другого вектора определяется однозначно.

Однако направление вектора и может быть произвольно ориентировано относительно направления распространения волнового фронта. Свет со всевозможными ориентациями вектора (и, следовательно ) называют естественным или неполяризованным светом. Поляризованным называется свет, в котором направление колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом. Свет, в котором (а, следовательно, и ) имеет одно единственное направление, называют плоско-поляризованным или линейно-поляризованным. Существуют и более сложные виды упорядоченных колебаний, которым соответствуют иные типы поляризаций, например, круговая и эллиптическая, при которых конец электрического (и магнитного) вектора описывает круг или эллипс.

Две когерентные плоскополяризированные световые волны, плоскости колебаний которых взаимно перпендикулярны, при наложении друг на друга дают эллиптически поляризованную световую волну. Причем, при конкретных рассмотренных ранее значений эллипс вырождается в окружность или прямую.

Эллиптическая или круговая поляризация разделяются на правую или левую. Если по отношению к направлению, противоположному направлению луча, вектор вращается по часовой стрелке, поляризация называется правой, в противном случае – левой.

Плоскость, в которой колеблется световой вектор в плоско-поляризованной волне, называют плоскостью колебаний, а перпендикулярную к ней плоскость, содержащую к ней плоскость, содержащую вектор называют плоскостью поляризации.

Плоско-поляризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов, называемых поляризаторами. Эти приборы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости поляризатора, и полностью или частично задерживают колебания, перпендикулярные к его плоскости. Если поляризатор задерживает перпендикулярные к его плоскости колебания частично, то они называются несовершенными. В противном случае поляризатор является идеальным. При выходе из несовершенного поляризатора свет является частично поляризованным. У такого света колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений.

Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении его вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от до . При этом соответствующие направления отличаются на угол .

– степень поляризации.

Для плоско-поляризованного света .

Для естественного света .

Пусть колебание амплитуды совершается в плоскости, образующей с плоскостью поляризатора угол :

– пройдет через поляризатор, – будет задержано.

Интенсивность прошедшей световой волны . Для естественного света . При вращении плоскости поляризатора при этом интенсивность прошедшего света остается неизменной.

Если на поляризатор падает плоско-поляризованный свет амплитудой и интенсивности , то интенсивность прошедшего через поляризатор света:

– закон Малюса.

Если поставить на пути естественного света два поляризатора, то из первого поляризатора выходит свет интенсивностью . Из второго поляризатора выйдет свет интенсивностью , где – угол между поляризаторами.

Поляризационное устройство, применяемое для анализа характера поляризации света, нередко называют анализатором.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА ПРИ ОТРАЖЕНИИ ОТ ДИЭЛЕКТРИКА

Если отражать свет обычных источников от плоского диэлектрика, то отражение всегда имеет место. При этом также проявляется явление поляризации света. Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков отличен от нуля, то отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. В отраженном свете преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения, в преломленном луче – колебания, параллельные плоскости падения.

Обозначим угол падения, удовлетворяющий следующему условию, углом Брюстера:

– закон Брюстера.

При угле, равном углу Брюстера, отраженный луч будет полностью поляризованным. Степень поляризации преломленного луча при этом достигнет наибольшего значения, но этот луч остается поляризованным только частично.

Ясно, что при этом отраженный и преломленный лучи перпендикулярны друг другу:

или ; с другой стороны из закона преломления следует . Из сравнения последних двух формул: или . Отсюда следует: . Из полученного соотношения и рисунка видно, что отраженный и преломленный лучи перпендикулярны друг другу.

Дата добавления: 2015-06-04