Поляризация света

                   ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА.

                                     Теория

Введение. Световые волны — волны поперечные. Они характеризуются не только энергией, которую несут, и длиной волны, но и направленна! колебаний векторов напряженностей переменных электрического Е и магнитного Н полей.

Свет, в котором векторы Е и Н имеют всевозможные направления колебаний, называется естественным. Естественный свет от Солнца, лампы накаливания и т.п. Это хаотическое изменение направлений плоскости колебаний векторов Е и Н тем что одновременно наблюдаем излучения миллиарда атомов и естественный является по сути дела наложением бесчисленного количества линейно поляризованных волн. Плоскость колебаний вектора Е (а следовательно, и вектора Н) в естественном свете непрерывно меняется (рис. 1, а). Если колебания вектора Е происходят в одной плоскости (а следовательно, и вектора Н), то волна называется плоскополяризованной (рис. 1, б). Плоскость, в которой происходят колебания вектора Е, называется плоскостью колебаний. Произвести поляризацию света, т. е. отобрать из естественного света составляющие вектора Е, колеблющиеся в какой-то определенной плоскости, можно различными способами.

            [pic 1]

                                                            Рис.1

1.Поляризация при отражении от поверхности диэлектрика.

Электромагнитная волна, падая на вещество — диэлектрик, вызывает колебания в атомах и молекулах вещества. Атомы и молекулы становятся сами излучателями электромагнитных волн (вторичных). Эти вторичные волны излучаются электронами, колеблющимися в атомах и молекулах диэлектрика, причем направление колебаний электронов совпадает с направлением колебаний электрического вектора Е падающей волны. Интенсивность I излучения электронами вторичных волн зависит от направления (рис. 2) оси диполя АВ.

                [pic 2] 

                                                                  Рис. 2

В направлении оси диполя (колебания электрона) АВ интенсивность равна нулю, в перпендикулярном — максимальна. Если преломленные и отраженные лучи составляют угол ρ+β=π/2 (Рис* 3), то в отраженном луче будут полностью отсутствовать колебания вектора Е, происходящие в плоскости падения -как происходят в направленной оси диполя АВ, но зато эти колебания будут в преломленном луче (в плоскости рисунка эти колебания показаны стрелками). В отраженном луче колебания вектора Е будут происходить только в плоскости перпендикулярной рисунку (эти колебания показаны на рисунке точками), т. е. отраженный луч при определенном угле падения будет полностью поляризован. Угол р называется углом полной поляризации (рис. 3) или углом Брюстера. Для угла полной поляризации имеет место закон Брюстера:

                                 tgρ=n=sinρ/cos(90-β)=sinρ/cosρ

где n — коэффициент преломления диэлектрика.

                                            [pic 3]

                                                                    Рис.3

Преломленный луч будет частично поляризован. Для того чтобы преломленный луч был полностью поляризован, его пропускают через несколько плоскопараллельных пластинок диэлектрика, например стеклянных (стопа Столетова).

2. Поляризация при двойном лучепреломлении.

Явление двойного лучепреломления наблюдается в анизотропных средах (анизотропной средой называется среда, физические свойства которой в разных направлениях различны). Анизотропной средой будут, например, кристаллы кварца и исландского шпата.