Поляризованный свет
Естественный и поляризованный свет.
Плоскополяризованный свет – это электромагнитная волна, в которой векторы напряжённости электрического поля колеблются в параллельных плоскостях ( рис. 6.8 а, 6.8 б, 6.8 в , 6.8 г и 6.8 д). Соответственно, векторы магнитной индукции тоже колеблются в определённых плоскостях, перпендикулярных плоскостям колебания .
Рис. 6.8. Плоскополяризованная электромагнитная волна (объяснения в тексте).
На рис. 6.8 а) воспроизведён уже встречавшийся раньше график плоскополяризованной электромагнитной волны.
На рис. 6.8 б график изменения в пространстве электрической компоненты этой волны, рассмотрением которой мы ограничимся. А на рис. 6.8 в) – вид спереди, когда волна идёт на нас. Иногда ещё поляризованную волну изображают в виде стрелки с чёрточками (рис. 6.8 г) или точками (рис.6.8 д). На рис. 6.8 г колебания в плоскости рисунка, а на рис. 6.8 д) перпендикулярно ему.
А естественный
свет – это электромагнитная волна, в
которой вектор
(и, соответственно
)
колеблются в разных плоскостях с
одинаковой амплитудой ( рис. 6.9 а ).
Частично поляризованный свет - когда
в одних плоскостях амплитуда колебаний
больше, чем в других (рис. 6.9 б).
Рис. 6.9. Естественный – а и частично поляризованный – б свет.
Надо сказать, что в природе свет чаще всего в той или иной степени частично поляризованный. Свет частично поляризуется при прохождении через атмосферу, при отражении от разных поверхностей. Пчёлы ориентируются в пространстве, запоминая разную степень поляризации света, отражённого от разных участков местности. Поэтому пчёлы, вылетев из улья, даже в совершенно новой незнакомой для них местности, всегда возвращаются домой по тому же пути. Оказывается, и в органах зрения человека есть системы, фиксирующие степень поляризации света, но человеческий мозг это никак не использует. Так же, как и собаки и волки, имея в органах зрения системы, воспринимающие цвет, никак это не используют. Красные флажки при волчьей охоте можно смело заменить на флажки любой иной окраски.
2. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса.
Поляризатор - П – устройство, которое превращает свет естественный в поляризованный свет. А - анализатор - это поляризатор, который используется для исследования поляризованного света (см. рис. 6.10 а и 6.10 б).
Рис. 6.10. Поляризатор – П и анализатор – А (объяснения в тексте).
На рис. 6.10 а) естественный свет (ориентация его векторов показана спереди), пройдя через поляризатор, превращается в плоскополяризованный, в котором вектор колеблется в плоскости поляризатора. Интенсивность поляризованного света, вышедшего из поляризатора I0 = Iест/2. Интенсивность естественного света при прохождении через поляризатор уменьшается в два раза, так как через него пропускаются только проекции векторов ест, параллельные плоскости поляризатора, а перпендикулярные не пропускаются. Когда получившийся поляризованный свет попадает на второй поляризатор, выполняющий роль анализатора, через него тоже проходят только проекции вектора 0 на эту плоскость (рис 6.10 б):
E
= E0cos
Здесь - угол между плоскостями поляризатора и анализатора.
Интенсивность света I пропорциональна квадрату вектора напряжённости электрического поля Е
I~E2
поэтому
I=I0cos2 (6.18)
Формула 6.18 носит название закона Малюса. I – интенсивность света, вышедшего из анализатора. I0 – интенсивность поляризованного света, падающего на анализатор. – угол между плоскостями анализатора и поляризатора.
Таблица 6.1. Зависимость интенсивности света, вышедшего из анализатора от угла между плоскостями анализатора и поляризатора
-
0
π
2π
I
I0
0
I0
0
I0
Как видим, при повороте анализатора относительно поляризатора на 2π = 3600 два раза происходит затемнение и просветление оптической системы. Свет не проходит при скрещенных анализаторе и поляризаторе
( = = 900 и = = 2700) . Проходит при = 0 и при = π = 1800.