Поляризация света при отражении и преломлении.

Поляризованный свет можно получить, используя отражение или преломление света от диэлектрических изотропных сред (например, от стекла). Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков отличен от нуля, отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости, в преломленном луче – колебания, параллельные плоскости падения .

Степень поляризации того и другого луча зависит от угла падения луча. У каждой пары прозрачных сред существует такой угол падения, при котором отраженный свет становится полностью плоскополяризованным, а преломленный луч остается частично поляризованным, но степень его поляризации при этом угле максимальна. Этот угол называется углом Бpюстеpа. Угол Брюстера определяется из условия

,

где – относительный показатель преломления двух сред. Можно показать, что при падении волны под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.

Таким образом, пластинка диэлектрика сортирует лучи естественного света, отражая преимущественно лучи с одним направлением колебаний и пропуская перпендикулярные колебания.

Рис. 5.11а

Рис. 5.11б

Закон Брюстера может быть использован для изготовления поляризатора. В этом случае используют не отраженный, а преломленный луч, хотя он и не полностью поляризован. Чтобы получить высокую степень поляризации преломленного луча, его пропускают через стопу стеклянных пластинок: после прохождения каждой следующей пластинки стопы степень поляризации преломленного луча увеличивается. При достаточно большом числе пластинок проходящий через эту систему свет будет практически полностью плоскополяризованным, а интенсивность прошедшего света в отсутствие поглощения будет равна половине интенсивности падающего на стопу естественного света.

Основными источниками поляризованного света в окружающей нас среде являются такие яркие горизонтальные поверхности как водная гладь, мокрый асфальт (рис. 5.11а), снег, лед (рис. 5.11б), стеклянные поверхности (рис. 5.11в). По характеру воздействия на глаз или фотоплёнку плоскополяризованный свет ничем не отличается от неполяризованного.

Рис. 5.11в

Этот свет создает

оптические помехи, приводит к ухудшению видимости при рыбной ловле, вождении автомобиля.

Рис. 5.11г

Блики могут неожиданно возникнуть на дороге, заставая водителей врасплох,

особенно на мокрой дороге весной или осенью, когда солнце находится низко над горизонтом (рис. 5.11г).

Закон Брюсера.

Брюстера закон

закон, выражающий связь показателя преломления диэлектрика с таким углом падения световых или радиоволн, при котором отражённое от поверхности диэлектрика излучение полностью поляризовано; установлен Д. Брюстером в 1815. Согласно Б. з., естественный свет, падающий на поверхность диэлектрика под углом φ, для которого выполняется условие tg φ = п (где п — показатель преломления), при отражении полностью поляризуется. Угол φ называется углом Брюстера. Угол между отражённым и преломленным лучами при этом составляет 90° (см. рис.).

Элементарное физическое истолкование Б. з. таково: электрическое поле падающей световой волны Епад [его слагающие — в плоскости падения (Ер) пад и перпендикулярно к ней (Es) пад] вызывает в диэлектрике колебания электронов, направление которых совпадает с направлением электрического вектора преломленной волны Епрел. Эти колебания возбуждают на поверхности раздела отражённую волну Еотр, распространяющуюся в 1-й среде. Но колеблющийся электрон не излучает в направлении своих колебаний. Таким образом, в отражённой световой волне колебания электрического поля (Es) отр происходят только в плоскости, перпендикулярной к плоскости падения.

На опыте Б. з. выполняется недостаточно строго.