Поляризация

Свет имеет электромагнитную природу. Электромагнитные волны поперечны: векторы и перпендикулярны друг другу, колебания электромагнитного поля происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения электромагнитной волны.

Световые волны, испускаемые обычными источниками света (например, лампочкой накаливания), не поляризованы. Это означает, что колебания векторов и происходят по всевозможным направлениям в поперечной плоскости. Такой свет называют естественным.

Некоторые источники (лазеры) могут испускать поляризованный свет. В таком свете колебания электрического и магнитного полей происходят не по всем направлениям, а только в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Такой свет называют линейно-поляризо­ванным (или плоско-поляризованным).

Существуют различные оптические устройства, с помощью которых неполяризованный свет можно превратить в поляризованный, их называют поляроидами. Поляроиды применяются для получения поляризованного света и его анализа (поляризаторы и анализаторы).

Если естественный свет интенсивностью I_ест проходит через два последовательно установленных поляроида, то интенсивность прошедшего света (I) зависит от угла между между оптическими осями поляроидов:

.

Если поляризованный свет проходит через поляроид, то интенсивность прошедшего света (I) также зависит от угла между направлением поляризации падающего света и оптической осью поляроида:

,

где I₀ – интенсивность падающего поляризованного света. Это соотношение называют законом Малюса.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков, то отраженный и преломленный лучи частично поляризованы. Степень поляризации зависит от угла падения лучей и показателей преломления (n₁, n₂) диэлектриков. При падении света под определенным углом i_B (угол Брюстера) отраженный луч является полностью поляризованным, при этом отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Угол Брюстера вычисляется следующим образом:

.

Тепловое излучение

Тепловое излучение – электромагнитное излучение тела, обусловленное возбуждением атомов или молекул тела вследствие их теплового движения.

Основные характеристики теплового излучения

Энергетическая светимость (интегральная лучеиспускательная способность) R_э – это величина, равная потоку излучения Ф, испускаемому единицей поверхности тела во всех направлениях при абсолютной температуре Т:

R_э (Т) = Ф/S,

где S – полная поверхность тела.

Тепловое излучение обладает сплошным спектром с . Практически тепловое излучение занимает диапазон от сантиметровых волн до ультрафиолетового излучения.

Распределение энергии в спектре излучения описывается спектральной плотностью энергетической светимости r(, Т), ее еще называют лучеиспускательной способностью (или коэффициентом монохроматического излучения). Она определяется энергетической светимостью dR_э, испускаемой в узком спектральном интервале частот d:

r(, Т) = dR_э (Т)/d.

Спектральная плотность энергетической светимости является функцией частоты  (или длины волны λ) и температуры Т.

Энергетическую светимость можно выразить через спектральную плотность энергетической светимости:

.

Спектральной характеристикой поглощения является лучепоглощательная способность А(, Т) (коэффициент монохроматического поглощения), равная отношению потока излучения dФ в узком спектральном интервале частот от  до  + d, поглощенного единицей поверхности тела, к потоку излучения dФ, падающего на единицу поверхности тела в этом же интервале частот:

А(, Т) = dФ/dФ.

Если тело поглощает все падающее на него излучение (во всем интервале частот и при любой температуре), т. е. А(, Т)  1, то такое тело называется абсолютно чёрным. Если А(, Т)  1 и не зависит от , то тело называется серым.