Ответы на вопросы к коллоквиум № 3 - 2005 год / Вопрос 31

31. Поляризация света, закон Малюса. Вращение плоскости поляризации в оптически активных веществах. Поляриметр, его блок-схема. Применение поляриметров в биофизике и медицине.

Электромагнитную волну, в которой векторы Е и, следовательно, векторы Н лежат во вполне определенных плоскостях, называют плоскополяризованной. Плоскость, проходящая через электрический вектор Е в направ­лении распространения электромагнитной волны, является

плос­костью поляризации. Плоскополяризованную волну излучает отдельный атом. Если выбрать две любые взаимно перпендикулярные плоскости, проходящие через луч естественного света, и спроецировать векто­ры Е на плоскости, то в среднем эти проекции будут одинаковыми. Поэтому луч естественного света удобно изображать как прямую, на которой расположено одинаковое число тех и других проекций в виде черточек и точек (рис. 25.2, а). Таким образом, прямая с черточками (рис. 25.2, б) или точками (рис. 25.2, в) обозначает луч плоскополяризованного света. Луч света, состоящего из естественной и поляризованной сос­тавляющих и называемого частично поляризованным, условно показан на рис. 25.2, г, д, причем соотношение числа черточек и точек отражает степень поляризации, т.е. долю интенсивности поляризованной составляющей относительно полной интенсивности света.

Устройство, позволяющее получать поляризованный свет из естественного, называют поляризатором. Он пропускает только составляющую вектора Е и соответственно Н на некоторую плос­кость — главную плоскость поляризатора. При этом через поляризатор проходит поляризованный свет², ин­тенсивность которого равна половине интенсивности падающего света. При вращении поляризатора относительно луча естествен­ного света поворачивается плоскость колебаний вышедшего плоско­поляризованного света, но интенсивность его не изменяется. Поля­ризатор можно использовать для анализа поляризованного света, тогда его называют анализатором. Если плоскополяризованный свет с амплитудой электрического вектора Ео падает на анализатор, то он пропустит только некото­рую составляющую, равную Е = Ео cosфи, где фи — угол между главными плоскостями поляризатора Р и ана­лизатора А (рис. 25.3).

Так как интенсивность света пропорциональна квадрату ампли­туды колебаний,I=I0cos^2 фи где I0 — интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор; I — интенсивность света, вышедшего из анализатора. - закон Малюса Как видно из закона Малюса, при повороте анализатора-отно­сительно луча падающего плоскополяризованного света интенсив­ность вышедшего света изменяется от нуля до Iо- Если при пово­роте анализатора относительно падающего луча как оси вращения интенсивность прошедшего света не изменяется, то свет может быть естественным³; если при этом интенсивность изменяется по закону то падающий свет — плоскополяризованный. Термин <поляризация света> имеет два смысла. Во-первых, под этим понимают свойство света, характеризующееся пространственно-временной упорядоченностью ориентации электрического и магнитного векторов. Во-вторых, поляризацией света называют процесс получения поляризованного света. При отражении от границы двух диэлектриков естественный свет частично поляризуется (рис. 25.4).

В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, а в преломленном — параллельные ей. Если угол падения удовлетворяет условию tg iб = n, то отраженный луч полностью плоскополяризован