2. Поляризация электромагнитного излучения

В естественном свете направления векторов напряжённостей электрического и магнитного полей изменяются в пространстве беспорядочно.

Поляризованными волнами являются электромагнитные волны, в которых направления колебаний электрического и магнитного полей либо сохраняются неизменными, либо испытывают закономерные изменения ориентации. Существуют линейная поляризация, эллиптическая, круговая.

Излучают поляризованный свет, например, возбуждённые газы и пары, помещённые в магнитное поле, лазеры, некоторые другие источники.

В поляризованном свете плоскость, параллельная направлению колебаний вектора и направлению распространения волны называется плоскостью поляризации.

Электромагнитная волна плоско (линейно) поляризована: световой вектор (вектор напряжённости электрического поля ) колеблется в неизменной плоскости.

Получить поляризованный свет из естественного можно разными способами.

1). Пропустить естественный свет через поляризатор. Поляризаторами могут быть среды, анизотропные относительно колебаний вектора (например, пластинки из кристаллов турмалина). По закону Малюса можно посчитать интенсивность света, прошедшего через поляризатор . В естественном свете все направления колебаний вектора равновероятны и после пропускания естественного света через поляризатор получим поляризованный свет интенсивностью I = (1/2)*I₀, где I₀ - интенсивность естественного света.

2). При падении естественного света на границу раздела двух диэлектриков, отражённый и преломлённый луч являются частично поляризованными. При угле падения, равном углу Брюстера , отражённый луч является полностью плоско поляризованным, преломлённый луч при этом максимально, но не полностью поляризуется. При этом отражённый и преломлённый луч взаимно перпендикулярны.

3). Если пропустить свет через оптически анизотропные кристалл, он испытает двойное лучепреломление. Двойное лучепреломление - это способность прозрачных кристаллов (кроме оптически изотропных кристаллов кубической системы) раздваивать каждый, падающий на них световой пучок. При этом из кристалла выходят два пространственно разделённых луча, параллельных друг другу и падающему лучу. Вышедшие лучи плоско поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях.

4). Можно искусственно вызвать оптическую анизотропию в оптически изотропных веществах:

- подвергая образец одностороннему сжатию или растяжению,

- помещая образец в электрическое поле (эффект Керра),

- помещая образец в магнитное поле ( эффект Коттона-Муттона).

Степень поляризации частично поляризованного света определяется по формуле:

, где I_max, I_min – соответственно максимальная и минимальная интенсивность частично поляризованного света.

Задачи.

1. На пути естественного света помещены два скрещенных поляроида. Какова будет освещённость экрана? Изменится ли освещённость экрана, если поместить между двумя поляроидами третий, плоскость поляризации которого не совпадает с плоскостями поляризации, имеющихся поляроидов? Как будет изменяться интенсивность света при прохождении последовательно через все поляроиды?

2. Степень поляризации частично поляризованного света составляет 0,75. Определить отношение максимальной интенсивности света, пропускаемого поляризатором к минимальной.

3. Определить степень поляризации света, который представляет собой смесь естественного света и плоско поляризованного. Интенсивность поляризованного света в 5 раз больше интенсивности естественного света.

4. Интенсивность естественного света, прошедшего через два николя, уменьшилась в 8 раз. Пренебрегая поглощением света, определить угол между главными плоскостями николей.

5. Определить показатель преломления стекла, если при отражении от него света, отражённый луч полностью поляризован при угле преломления 35⁰.