3.9.6. Поляризация света

В электромагнитной волне направление колебания векторов иперпендикулярно направлению распространения. Опытным путем установлено, что фотохимическими, тепловыми и другими действиями света при взаимодействии с веществом обладает вектор напряженности электрического поля световой волны, который и называют световым вектором. Поэтому, говоря о световой волне, мы всегда будем иметь в виду электрический вектор. Вектор напряженности магнитного поля выполняет лишь вспомогательную роль.

В источнике света даже весьма малых размеров элементарные процессы излучения света атомами происходят независимым образом, поэтому «оси» микроскопических вибраторов ориентированы хаотически, и обычный свет со всеми возможными ориентациями вектора (следовательно ) назовем естественным светом. В естественном свете интенсивность колебаний вектораво всевозможных плоскостях в среднем одинакова, а поэтому проекция этих колебаний дает нижеследующую симметричную картину (рис. 6),

Рис.6

Поляризацией света называется выделение из пучка естественного света лучей с определенной ориентацией электрического вектора .

Луч света, в котором колебания электрического и магнитного векторов происходят в определенных взаимно перпендикулярных плоскостях, называетсяплоско-поляризованным или линейно-поляризованным. Плоскость, в которой происходят колебания вектора напряженности электрического поля , называется плоскостью колебания. Плоскость, в которой меняется магнитный вектор , называетсяплоскостью поляризации.

Необходимо отметить, что поляризоваться могут лишь только поперечные колебания. Для анализа явления поляризации света соберем оптическую установку по следующей схеме (рис. 7).

Все приспособления, позволяющие получить плоско­поляризованный свет, называются поляризаторами. Если же эти приспособления служат для обнаружения и анализа поляризованного света, то они называются анализаторами.

Рис. 7

В вышеприведенной схеме в качестве поляризатора и анализатора можно взять кристаллы турмалина, выделяющие колебания вектора в плоскости содержащей оптическую ось, которые являются далеко не единственными. Очень многие кристаллы обладают подобными свойствами поляризации света, например, СаСО₃, SiO₂ и другие.

Предполагая, что амплитуда плоско-поляризованного света, падающего на анализатор, составляет с оптической осью анализатора угол , и, учитывая, что интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды, можем записать:

J_e = J COS

Это выражение носит название закона Малюса, который читается так: интенсивность света, прошедшего анализатор J_e, пропорциональна интенсивности падающего света J на анализатор и квадрату косинуса угла между главными сечениями анализатора и поляризатора. Закон Малюса лежит в основе расчета интенсивности света, прошедшего через поляризатор и анализатор во всевозможных поляризационных приборах.

Явление поляризации света имеет место и при отражении или преломлении света на границе двух изотропных диэлектриков.

В природе и технике встречаются вещества, обладающие двойным лучепреломлением, а также оптически активные вещества, поворачивающие плоскость колебания поляризованных лучей на определенный угол, в частности раствор сахара. Перспективной является технология изготовления поляризационных устройств для автомобильной промышленности.