27. Поляризация света. Свет естественный и поляризованный. Закон Малюса. Способы получения поляризованного света: отражение на границе двух диэлектриков (закон Брюстера) и двойное лучепреломление.

Поляризация света – это свойство света, которое характеризуется пространственно-временной упорядоченностью ориентации электрического вектора Е.

Поляризация света – это процесс полученияполяризованного света из естественного.

Плоско-поляризованная ЭМВ – это ЭМВ, в которой вектор Е лежит в определенной плоскости. Такую световую волну излучает один (единичный) атом.

Естественный свет – совокупность ЭМВ, у которых световые векторы Е ориентированы во всевозможных (равноправных) плоскостях.

Плоско-поляризованный свет – совокупность ЭМВ, у которых световые векторы Е ориентированы в одной (определенной) плоскости

Поляризатор – это устройство, позволяющее получить поляризованный свет. Он пропускает составляющую Е на определенную плоскость - главную плоскость оляризатора (Г.П.П.). Г.П.П. проходит через оптическую ось поляризатора и падающий луч, в ней лежат векторы Е после поляризатора.

Интенсивность естественного света уменьшается в два раза после прохождения через поляризатор:

Анализатор – это поляризатор, который используют для анализа предварительно поляризованного света.

Закон Малюса: Интенсивность света , вышедшего из анализатора, пропорциональна квадрату косинуса угла между главными плоскостями поляризатора и анализатора:

Где – интенсивность света между поляризатором и анализатором.

Явления, приводящие к поляризации:

1. О тражение и преломление на границе двух диэлектриков. При отражении света на границе 2-х диэлектриков естественный свет частично поляризуется. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, а в преломленном – параллельные ей. Поляризатор – граница двух диэлектриков. Преломленный луч всегда частично поляризован.

Происходит по закону Брюстера: если угол падения луча удовлетворяет условию

то отраженный луч будет полностью поляризован.

Где – угол Брюстера (угол полной поляризации), - показатель преломления второй среды относительно первой.

2. Двойное лучепреломление. Это раздвоение преломленного луча света при попадании на некоторые анизотропныепрозрачные кристаллы (кварц, турмалин, исландский шпат). Анизотропная среда - среда, физические свойства которой различны в различных направлениях.

При двойном лучепреломлении образуются два луча: обыкновенный (для него законы преломления выполняются) и необыкновенный (законы преломления не выполняются).

Показатели преломления ( и ) среды для лучей Ои eи скорости их распространения различны.

Оптическая ось кристалла–направление, вдоль которого нет двойного лучепреломления.

Главная плоскость кристалла –плоскость, проходящая через оптическую ось кристалла и падающий луч.

Колебания луча О–перпендикулярныглавной плоскости кристалла, а луча е–лежат вее плоскости.

Николь – это призма из кристалла исландского шпата(CaCo3), разрезанного по диагонали, и склеенного канадским бальзамом.

28. Вращение плоскости поляризации оптически активными веществами. Дисперсия оптической активности. Применение поляризованного света для решения медико-биологических задач: поляриметрия, поляризационная микроскопия.

Оптически активное вещество – это вещество, которое при прохождении через него поляризованного светаповорачивает плоскость поляризации этого света.

Угол поворота в оптически активном твердом веществе:

Где – постоянная вращения, – расстояние, пройденное светом в оптически активном веществе.

Угол поворота в растворах, содержащих оптически активное вещество:

Где – удельное вращение, зависит от длины волны, свойств среды, – концентрация оптически активного раствора, – толщина раствора.

Используя в опыте свет различных длин волн, можно обнаружить дисперсию вращения плоскости поляризации (вращательную дисперсию), т.е. зависимость угла поворота от длины волны. Яркий пример – радуга.

Поляриметрия – определение концентрации оптически активных веществ (например, сахара). Оптическая активность веществ очень чувствительна к изменениям пространственной структуры молекул и к межмолекулярному взаимодействию. Поляризуемость атомов, ионов и молекул определяет степень межмолекулярного взаимодействия и его влияние на оптическую активность среды.

Поляризационная  микроскопия  – это метод наблюдения в поляризованном свете для микроскопического исследования препаратов, включающих оптически анизотропные элементы (или целиком состоящих из таких элементов). Таковыми являются многие минералы, зёрна в шлифах сплавов, некоторые животные и растительные ткани и пр. Оптические свойства анизотропных микрообъектов различны в различных направлениях и проявляются по-разному в зависимости от ориентации этих объектов относительно направления наблюдения и плоскости поляризации света, падающего на них. Наблюдение можно проводить как в проходящем, так и в отражённом свете. Свет, излучаемый осветителем, пропускают через поляризатор. Сообщенная ему при этом поляризация меняется при последующем прохождении света через препарат (или отражении от него). Эти изменения изучаются с помощью анализатора и различных оптических компенсаторов. Анализируя такие изменения, можно судить об основных оптических характеристиках анизотропных микрообъектов: силе двойного лучепреломления, количестве оптических осей и их ориентации, вращении плоскости поляризации, дихроизме.