§ 20. Поляризация света.

Свет, как электромагнитная волна, характеризуется колебаниями вектора (вектор напряженности переменного электрического поля) и вектора , (вектора индукции переменного магнитного поля). При этом и , , где – вектор скорости распространения волны. Следовательно, свет – это поперечная электромагнитная волна.

Световая волна, в которой колебания вектора в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, непрерывно изменяется, называется естественной. Волна, в которой колебания вектора в указанной плоскости фиксировано, называется поляризованной (рис. 20.1).

Т ак как любое линейное колебание вектора можно разложить на два взаимно перпендикулярных, то условные обозначения естественного и поляризованного света (рис.20.2).

Устройства, превращающее естественный свет в поляризованный, называется поляризатором, а устройство, с помощью которого определяют каким является свет, называются анализатором (рис.20.3).

П лоскость, в которой колеблется после прохождения поляризатора, анализатора, называется главной плоскостью поляризатора (анализатора). При прохождении света через систему поляризатор-анализатор интенсивность света меняется по закону Малюса , , где – угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора.

Поляризованный свет можно получить при отражении от диэлектрика, при преломлении, с помощью различных кристаллов. При падении света на поверхность диэлектрика происходит частичное отражение и преломление (рис.20.4). Если на поверхность диэлектрика падает свет под углом Брюстера i_Б, удовлетворяющего условию: или , отраженный свет будет полностью поляризованным. Закон носит название закона Брюстера

Е сли взять стопу стеклянных пластин, сложенных вместе, на которые падает свет под углом i_Б, тогда 8% падающего света отражается, причем отраженный свет содержит только s-колебания. В падающем свете 50% составляет s -колебания, а 50% – p-колебания. На поверхности каждой пластины отражается 8% s-колебаний, поэтому прошедший через стопу свет содержит преимущественно p -колебания. Такое устройство, позволяющее получить поляризованный свет, называется стопой Столетова.

При прохождении света через кристалл (кроме кристаллов кубической симметрии) луч света раздваивается. Для одного луча выполняется закон преломления. Такой луч – обыкновенный “о”: . Для необыкновенного луча “е”: . Необыкновенный луч не лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикулярен к границе раздела. В кристаллах имеется направление, вдоль которого не происходит двойного лучепреломления. Оно называется оптической осью кристалла. Плоскость, проходящая через оптическую ось и падающий луч, называется главным сечением кристалла. Оба луча, обыкновенный и необыкновенный, являются поляризованными, причем плоскости их поляризации взаимно перпендикулярны. Считается, что для обыкновенного луча вектор колеблется перпендикулярно плоскости главного сечения, а для необыкновенного луча – колебания вектора параллельны плоскости главного сечения (рис. 20.6).

Поляризация при двойном лучепреломлении объясняется анизотропией кристаллов (т.е. неодинаковостью их свойств по разным направлениям). По электромагнитной теории: ; . Для диэлектриков (какими являются кристаллы) , а значит . Отсюда получим . При падении на кристалл естественного света колебаниям вектора , перпендикулярным плоскости главного сечения, соответствует одно значение диэлектрической проницаемости - , а для колебаний вектора параллельных плоскости главного сечения, - другое значение - . Поэтому различным направлениям колебания вектора соответствуют различные значения и показателя преломления n: ; ;  ; ; ; .