11. Поляризаторы. Закон Малюса.

Поляризатор – пластинка, преобразующая естественный свет в плоскополяризованный. Она пропускает колебания вектора Е только определенного направления, параллельного главной плоскости поляризатора. В качестве поляризаторов используются анизотропные среды, электрические свойства которых различны в разных направлениях. Примером такой среды служат кристаллы турмалина.

Анализатор – пластинка, используемая для изучения поляризации света. Обе пластинки совершенно одинаковы, т.е. поляризатор можно использовать в качестве анализатора и наоборот.

Естественный свет распространяется перпендикулярно пластинке П, плоскость которой перпендикулярна главной плоскости поляризатора. При вращении этой пластины вокруг направления луча никаких изменений в интенсивности света, прошедшего через поляризатор, не наблюдается.

Поставив на пути луча вторую пластинку (анализатор А) и вращая ее вокруг направления луча, наблюдаем, что интенсивность света, прошедшего через две пластинки, меняется в зависимости от угла φ между главными плоскостями поляризаторов по закону Малюса:

Интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего анализатор, пропорциональна квадрату косинуса угла между направлением поляризации падающего света и направлением света, вышедшего из анализатора: I = I₀cos²φ, где I₀ и I – интенсивность света, падающего на анализатор и вышедшего из него.

Поляризатор пропускает колебания только определенного направления, т. е. она преобразует естественный свет в плоскополяризованный. Анализатор в зависимости от ориентации пропускает ту часть поляризованного света, которая соответствует компоненте вектора Е, колеблющейся в главной плоскости анализатора, т. е. Е = Е₀cosφ. Интенсивность света пропорциональна квадрату напряженности электрического поля световой волны.

12. Вращение плоскости поляризации. Применение поляризованного света.

Вещества, имеющие способность вращать плоскость поляризации, проходящей через них плоскополяризованной волны, называют оптически активными. К их числу относятся кристаллы (кварц), чистые жидкости (скипидар), растворы (водные растворы сахара, винная кислота).

Причиной вращения плоскости поляризации является асимметрия строения молекул вещества.

Асимметричное строение молекул оптически активного вещества приводит к тому, что скорости волн круговой поляризации (левой и правой), как и их показатели преломления n_P и n_L, становятся разными. В результате при сложении векторов Е_Р и Е_L после прохождения светом в веществе расстояния l плоскость колебания результирующего вектора Е поворачивается на угол φ относительно первоначального направления.

Для кристаллов и чистых жидкостей: φ = αl

Можно сказать, что угол поворота плоскости поляризации зависит прямопропорционально от расстояния l, пройденного светом в оптически активном веществе (толщины слоя этого вещества).

В оптически активных растворах угол поворота плоскости поляризации пропорционален расстоянию l и концентрации активного вещества N: φ = [α]Nl, где [α] – удельная постоянная вращения, численно равная углу поворота плоскости поляризации света слоем оптически активного вещества единичной толщины и единичной концентрации, N – массовая концентрация оптически активного вещества в растворе, кг/м³.

В зависимости от направления вращения плоскости поляризации все оптически активные вещества подразделяются на правовращающие (вектор Е_Р волны вращается по часовой стрелке вокруг направления распространения волны) и левовращающие (вектор Е_L вращается против часовой стрелки).