4. Типы поляризованного света

При наложении двух плоскополяризованных световых волн, плоскости колебаний которых взаимно перпендикулярны, возникает эллиптически поляризованная волна. Если разность фаз складываемых волн  = и амплитуды равны, то эллипс вырождается в окружность круговая поляризация (поляризация по кругу). В зависимости от направления вращения вектора различают правую и левую эллиптическую и круговую поляризации. Если разность фаз складываемых волн = 0 или , то эллипс вырождается в прямую  возникает плоско поляризованная волна. В квантовой оптике, где электромагнитное излучение рассматривается как поток квантов (фотонов) света, с поляризацией света связывают одинаковые спиновые состояния всех фотонов, входящих в световой пучок. Фотоны с круговой поляризацией (правой и левой) обладают спиновым моментом, равным . Эллиптически поляризованный свет описывается соответственно суперпозицией этих состояний.

5. Закон Брюстера

Свет, отраженный от диэлектрика или металла, возникает в результате интерференции когерентных вторичных волн, излучаемых электронами и атомными ядрами вещества, которые возбуждаются падающей волной, про­никающей в вещество. Если бы поле в вещество совсем не проникало, то от­ражение света было бы невозможным. Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков с показателями преломления n₁ и n₂ (n₁ < n₂) под произвольным углом, то на­блюдается отраженный и преломленный лучи. Если свет падает под углом Брюстера _Бр (рис. 11), то отраженный луч полностью линейно поляризо­ван. Вектор в отраженной волне совершает

Рис. 11

колебания в направлении, перпендикуляр­ном плоскости рисунка. При этом

. (9)

Преломленный луч частично поляри­зован. Чтобы свет в преломленной волне был полностью поляризован, его пропус­кают через стопу Столетова (набор стек­лянных пластинок определенной толщины).

Угол между отраженным и прелом­ленным лучами равен 90⁰. Действительно, используя закон преломления и формулу (9), имеем ,

или cos_Бр = sin, т. е.  = _Бр +  = 90⁰.

Следовательно, отраженный и преломленный лучи перпендикулярны.

Под действием падающей волны естественного света и из­лучения соседних атомов, внутри каждого атома вещества возбуждаются электроны. В результате этого атомы становятся источни­ками вторичных сферических волн, распространяющихся со скоростью света в данном веществе. Эти волны когерентны, так как возбуждаются одной и той же первичной волной. Их интерференция между собой и первичной вол­ной определяет волновые поля во всем пространстве. В направлении колеба­ний электрона он не излучает. Поэтому, складываясь, вторичные волны, воз­буждают отраженную волну, в которой вектор совершает колебания только в направлении, перпендикулярном плоскости падения (рисунка), и отраженный луч полностью поляризован. Складываясь, первичные и вторичные волны возбуждают преломлен­ную волну, в которой вектор преимущественно совершает колебания в плос­кости падения (рисунка), т. е. преломленный луч частично поляризован. Если на границу раздела двух диэлектриков падает плоскополяризо­ванная волна под углом Брюстера, в которой вектор совершает колебания в плоскости падения, то наблюдается только преломленный луч, а отраженный

Рис. 4.4

Рис. 4.3

луч отсутствует

(рис.12). Из-за поперечности световой волны вектор совершает колебания пер­пендикулярно к преломленному лучу в плоскости падения. Возбуждаемые им дипольные моменты атомов также перпендикулярны преломленному лучу и, следовательно, параллельны направлению отражен­ного луча. Но в направлении колебания диполь не излучает. Следовательно, отраженная волна не возникает. Если на границу раздела двух диэлектриков падает плоскополяризо­ванная волна под углом Брюстера, в которой вектор совершает колебания перпендикулярно плоскости падения (рис. 13), то наблюдается только от­раженный луч, а преломленный луч отсутствует, так как возбуждаются коле­бания вектора только такого вида, что и в падающей волне.