3. Получение поляризованного света

Явление двойного лучепреломления используется для получе­ния поляризованного света. Наиболее часто для этих целей ис­пользуют поляризационные призмы и поляроиды. Одной из распрос­траненных поляризационных призм является призма Николя (Рис. 31.4). Она изготавливается из исландского шпата (кальцит). Две трехгранные призмы, склеиваются специальным прозрачным веществом - канадским бальзамом с показателем преломления n =1,549. На передней грани призмы естественный свет разде­ляется на обыкновенный, для ко­торого n0=1,659, и необыкновен­ный, для которого n е=1,515. Углы составных призм выбираются так, чтобы на границе призм обыкновенный луч испытывал полное внутреннее отражение. Т.к. n<n_e, то канадский бальзам является для обыкновенного луча средой оптически менее плотной и он, испытывая полное внут­реннее отражение, выводится из призмы. Для необыкновенного луча n>n_e, поэтому этот луч проходит слой канадского баль­зама.

Поляризованный свет получают и с помощью поляроидов - тонкой пленки, содержащей множество легких кристалликов, об­ладающих свойством оптического дихроизма. Это свойство за­ключается в том, что кристалл поглощает один из двух лучей, возникающих за счет двойного лучепреломления. Так, например, кристалл турмалина при толщине ~ 1 мм полностью поглощает обыкновенный луч.

Поляризационные приборы делятся на поляризаторы ρ и анализаторы A. Первые служат для получения, а вторые для анализа поляризованного света. Различий между ними нет и их можно менять местами.

4. Закон Малюса

Рассмотрим естественный луч света, прошедший пластинку турмалина с оптической осью 00', в этом случае свет полностью поляризуется в плоскости, перпендикулярной главному сече­нию (Рис. 31.5). Если за плас­тинкой I поместить вторую такую же пластинку 2, но так, что ее оптическая ось перпендикулярна первой, то через нее луч не пройдет.

Если же повернуть вторую пластинку так, что при этом угол φ между их оптическими осями будет отличен от 90°, то часть луча пройдет и вторую пластинку. Амплитуда прошедших колебаний при этом будет равна (Рис. 31.6) . Т.к. интенсивность I~A², то

(31.1)

где I₀ - интенсивность поляризо­ванного света, падающего на вто­рую пластинку ( анализатор), I - интенсивность света, прошедшего через нее. Формулу (31.1) на­зывают законом Малюса.

5. Поляризация при отражении и преломлении

Опыт показывает, что при падении на диэлектрик (вода, стекло) отраженный и преломленный лучи всегда частично поля­ризованы. Степень поляризации при этом зависит от угла паде­ния и показателя преломления отражающей среды. При этом отра­щенный луч частично поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломлен­ный - в плоскости падения. У сло­вие полной поляризации состоит в том, чтобы угол между отражен­ным и преломленным лучами был равен , т.е. чтобы

(31.2)

Это соотношение называют законом Брюстера. Для стекла n=1,5 и i₀≈53°. Этот закон объясняется тем, что отраженный и преломленный лучи представляют собой вторичное излуче­ние, возбужденное падающей волной. Электроны колеблются в нап­равлении вектора Е. Однако электрический диполь не излу­чает в этом направлении (см. лк. 26), максимум излучения при­водится на перпендикулярное направление.