Теоретичні відомості

Основним висновком теорії електромагнітних хвиль Джемса Максвела є поперечність світлових хвиль: вектори напруженості електричного Е та магнітного поля Н для цих хвиль взаємно перпендикулярні і коливаються перпендикулярно вектору швидкості v поширення світлової хвилі (дивись рис.1). Я к зазвичай, середовище, в якому поширюється світло, має відносну магнітну проникливість , тому всі розсуди ведуть відносно вектора Е , який називають світловим вектором.

Природне світло (світло Сонця, лампи розжарення, багаття, тощо) являє собою комплексне електромагнітне випромінювання множини атомів. Збуджені атоми випромінюють світлові хвилі незалежно один від одного, тому світлова хвиля, що випромінюється всім тілом, характеризується всілякими рівновірогідними напрямками коливань векторів Е та Н. Символ такого світла – зірочка з векторів.

Світло, в якому напрямки коливань світлового вектора якимось чином упорядковані, зветься поляризованим. Світло, в якому вектор Е коливається тільки в одному напрямку, зветься плоскополяризо-ваним (лінійно поляризованим). Символ такого світла – один вектор.

Природне світло можливо пере-творити в плоскополяризоване, вико-ристовуючи так звані поляризатори, що пропускають коливання світлового вектора Е тільки п

Рис.1

евного напрямку. В якості поляризатора можуть бути використані анізотропні середовища (монокристали некубічної сингонії, наприклад, кальцит, турмалін, механічно напружена прозора пластмаса, тощо). На рис.2 показаний ефект поляризації природного світла пластиною Т₁, вирізаною з кристала турмаліна. Якщо на шляху поляризованого променю встановити другу пластину турмаліну T₂ і повертати її навколо горизонтальної осі, то при відносній перпендикулярній орієнтації світло не виходить за другу пластину (рис.3).Н апрямки АВ та А'В' звуться напрямками пропускання світлового вектора. При цьому пластина Т₁ грає роль поляризатора П, а пластина Т₂ – аналіза-тора А. В розглянутому випадку (рис.3) поляриза-тор і аналізатор – схрещені.

Якщо природне світло падає на межу розподі-лу двох діелектриків (ізоляторів), наприклад, повіт-ря і скла, відбиті і заломлені промені стають частково поляризованими.

Рис.3

Згідно закону Брюсте-ра при куті падіння , тангенс якого дорівнює відносному показнику заломлення світла, відбитий промінь стає частково плоскополяризованим (рис.4). Кут зветься кутом

Брюстера. Вектор Е при цьому коливається в площині, паралельній площині ізолятора, який відбив світло. Формула закона Брюстера:

tg i_В = n₂₁,

де n₂₁ – відносний показник заломлення другого середовища відносно першого.

В

Рис.4

сі прозорі кристали (окрім кристалів кубічної - оптично ізотропної системи) мають властивість так званого «двозаломлення світла», тобто роздво-єння падаючого променя (рис.5) на орди-нарний ( о ) та екстраординарний (е) промені. Ці промені поляризовані у двох взаємно перпендикулярних напрямках(рис.5б). Якщо розмістити кристал (або напружену пластмасу) між двома схрещеними поляризатором П і аналізато-

р ом А, то на виході з цієї системи виникає кольорова інтерференційна картина.

e

o

(а) (б)

Рис. 5

Таким чином явище інтерференції поляризованого світла в анізотропних сере-довищах дозволяє неруйнівним методом в процесі митної експертизи відрізни-ти ізотропне середовище (наприклад скло, алмаз) від анізотропного (кварц, турмалін, берилл, кальцит, шпінель тощо).