Лекция 3 Поляризация света

3.1 Характер поляризации света. Закон Малюса

Мы знаем, что свет – это электромагнитная волна, для которой изменение векторов и , происходящие с частотой во взаимно плоскости, записывается так:

Физиологическое действие на глаз оказывает вектор . Видимая область длин волн: (0,38 ÷ 0,760) мкм или (0,38 ÷ 0,76)·10^-6 м или (400 ÷ 760) нм. Наибольшая чувствительность глаза для λ = 550 мкм (зелёный свет).

Вспомним, что поперечными волнами называются такие, в которых колебания совершаются в направлении их распространению. Электромагнитные волны – поперечны.

Пусть у нас есть источник света – лампа накаливания. Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Излучаемые лампой волны будут иметь хаотичные в пространстве, быстро сменяющее друг друга направленная для вектора (соответственно и для ). Такое излучение представляет собой естественный свет.

Вспомним результат сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний:

- разность фаз

При сложении двух гармонических взаимно-перпендикулярных колебаний одинаковой частоты в зависимости от разности фаз конец результирующего вектора может совершать колебания в одной плоскости или совершать движение по эллипсу (в частном случае – по окружности ).

Линейная поляризация Эллиптическая поляризация (правая, левая)

Эллиптическая поляризация (правая, левая) Круговая поляризация (правая, левая) a = b

Итак, при сложении 2-х когерентных плоскопараллельных волн результирующая волна может оказаться линейно-поляризованной, эллиптически-поляризованной и круго-поляризованной. Отсюда название поляризации. Свет (световой луч), в котором колебания светового вектора каким-то образом упорядочены, называются поляризованным. Плоскостью поляризации называется плоскость параллельная колебаниям вектора . В дальнейшем, всегда будем говорить о плоскости колебания вектора , поскольку физиологическое действие на глаз человека оказывает именно вектор (интенсивность света ). Если в световом луче колебания всех векторов совершаются только в какой-то определённой плоскости, то такую поперечную волну называют плоско-поляризованной или линейно-поляризованной.

В плоскости поляризации все вектора светового луча имеют эту плоскость колебаний, r – направление распространения светового луча.

Для обнаружения и анализа линейно-поляризованного света служат пластинки, вырезанные определённым образом из кристаллов турмалина. Как выяснилось, на опыте, они обладают способностью пропускать световые колебания только определённого направления вектора .

Устройства, с помощью которых из естественного света получают поляризованный, называется поляризаторами, а устройства, с помощью которых обнаруживается и исследуется поляризованный свет – анализаторами. Общее название поляризатора и анализатора – поляроиды. Следовательно, пластинки турмалина могут быть использованы как в качестве поляризаторов, так и анализаторов. Естественный свет можно представить в виде 2-х пучков света одинаковой интенсивности, но поляризованных в 2-х взаимно направлениях.

Если плоскости поляризации поляризатора и анализатора совпадают, то наблюдаем максимальную интенсивность прошедшего через оба поляроида света, если же они взаимно , наблюдаем полное затемнение, т.е. свет через скрещенные поляроиды не проходит.

Интенсивность света, прошедшего через две последовательно расположенные пластинки турмалина (т.е. поляризатор и анализатор) зависит от их взаимной ориентации и подчиняется закону Малюса

φ – угол между плоскостями поляризации пластинок

I₀ – интенсивность поляризованного света, падающего на поляроид

I – интенсивность поляризованного света, прошедшего сквозь поляроид

Степень поляризации света:

I_MAX и I_MIN – max и min интенсивности света, соответствующие двум взаимно-перпендикулярным направлениям.

Явление поляризации света доказывают поперечных характер световых волн.