44.Поляризация света. Поляризация при отражении и преломлении света на диэлектрике. Закон Брюстера.

Поляризация света. Свет по Максвеллу представляет собой электромагнитную волну - совокупность меняющихся взаимосвязанных электрического и магнитного полей. Напряженность электрического поля Е, величина магнитной индукции В, направление распространения света ОХ перпендикулярны друг другу.

В источнике света излучение его отдельными атомами происходит независимо друг от друга. Это приводит к тому, что плоскости колебания электрической и магнитной составляющей световой волны будут постоянно меняться. Такой свет называется естественным.

Свет, колебания электрической составляющей в котором происходит в определенной плоскости, называется плоско поляризованным.

Плоскость электрической составляющей называется плоскостью колебания поляризованного луча, а плоскость магнитной составляющей, перпендикулярная ей, называется плоскостью поляризации.

Поляризацией света называется выделение из пучка естественного света лучей, ориентированных в определенной плоскости, т. е. поляризованных.

Поляризацию можно наблюдать при отражении и преломлении света, а также при прохождении его через анизотропные среды.

Отраженный луч будет полностью поляризован, если тангенс угла падения будет равен относительному показателю преломления среды, от границы которой происходит отражение (закон Брюстера). tg=n

Устройства, служащие для получения поляризованного света, называют поляризаторами, а устройства, позволяющие определить положение в пространстве плоскости колебаний поляризованного света, называются анализаторами.

45.Поляроиды. Двойное лучепреломление. Призма Николя. Закон Малюса.

Способы получения поляризованного света.

1. Призма Николя . Она изготовлена из кристалла исландского шпата. Распил делается по плоскости, соединяющей тупые углы и склеивается канадским бальзамом (n=1,66). При падении светового луча на грань призмы, необыкновенный луч падает на плоскость склейки под меньшим углом, чем предельный угол падения для канадского бальзама, и проходит, практически не изменяя направления. Обыкновенный луч падает под большим углом, испытывает полное внутреннее отражение от плоскости склейки и поглощается зачерненной стенкой призмы.

Призма Николя дает полностью поляризованный и неокрашенный свет, но является сравнительно дорогим устройством.

2. Для получения поляризованного света используют также поляроиды (поляризационные светофильтры). Существуют кристаллы, например турмалин, которые обладают свойством дихроизма, т. е. различного поглощения света в зависимости от ориентировки плоскости колебаний световой волны относительно главной плоскости кристалла. В таком кристалле обыкновенные лучи почти полностью поглощаются, а необыкновенные проходят насквозь. Поляроиды представляют собой прозрачную пленку, на которую нанесены кристаллы дихроичного вещества, например герапатита (сернокислого иодхинина). В процессе изготовления пленки, кристаллы ориентируются так, чтобы их оптические оси были параллельны. В результате они дают поляризованный свет с колебаниями в одной определенной плоскости.

Недостатком поляроидов является то, что они дают не полностью поляризованный и частично окрашенный свет, но сравнительно дешевы.

Плоская поляризация света, особенно частичная, весьма распространенное явление, однако глаз не отличает поляризованный свет от естественного. Поэтому все наблюдения поляризации света или связанных с ней явлений производятся только с помощью специальных приборов.

Система поляризатор - анализатор .

Если плоскости колебаний поляризатора и анализатора совпадают, то свет полностью проходит через систему.

Если плоскости перпендикулярны - свет полностью не проходит.

Если плоскости расположены под некоторым углом друг к другу, то свет проходит частично.

Эта зависимость определяется законом Малюса:

Сила света, прошедшего через анализатор, пропорциональна квадрату косинуса угла между плоскостями колебаний анализатора и поляризатора.

J=J₀ cos²

J₀ - интенсивность света , падающего на анализатор

J - интенсивность света , прошедшего через анализатор

 - угол между плоскостями колебаний анализатора и поляризатора.

Растворы многих органических веществ (сахара, кислоты, алкалоиды и др.), а также некоторые чистые жидкости обладают свойством вращать плоскость колебаний поляризованного света. Такие вещества называют оптически активными

Поляризацию света можно получить при прохождении естественного света через кристалл исландского шпата. При падении естественного света на такой кристалл, имеет место явление двойного лучепреломления, которое заключается в разделении света на два световых пучка, идущих по несколько отличным направлениям. Один из них называется обыкновенным, а другой - необыкновенным.

В направлении оптической оси двойного лучепреломления не наблюдается.

Свойства обыкновенного и необыкновенного лучей:

1. Обыкновенный луч подчиняется законам преломления естественного света .

2. Для него показатель преломления есть величина постоянная (n₀=1,48).

3. Показатель преломления необыкновенного луча меняется в зависимости от его направления (n_н=1,48 - 1,66).

4. Обыкновенный и необыкновенный лучи поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Отклонение необыкновенного луча происходит при нормальном падении света на грань кристалла. Двойное лучепреломление происходит только в анизотропных средах. Анизотропными называются среды или вещества, свойства которых различны в различных направлениях. Двойное лучепреломление вызвано неодинаковой скоростью распространения световых волн в различных направлениях. В точке падения естественного света, образуется две световых волны. Одна распространяется в кристалле во всех направлениях с одинаковой скоростью - это обыкновенный луч (фронт волны сферической). В другой - скорость по направлению оптической оси кристалла одинакова со скоростью в первой волне, а по направлению, перпендикулярному оптической оси, - больше. Это необыкновенный луч (фронт волны имеет эллипсоидальную форму).