Тема 12. Поляризация света.

Вопросы:

1. Естественный и поляризованный свет.

2. Поляризаторы. Степень поляризации. Закон Малюса.

Вопрос 1. Естественный и поляризованный свет.

Поляризованным называется свет, в котором направления колебаний светового вектора упорядочены каким-либо образом. В естественном свете, испускаемом обычными источниками света, колебания разных направлений светового вектора быстро и беспорядочно сменяют друг друга.

Для рассмотрения прохождения естественного света через поляризационные устройства удобно использовать следующую методику. Пусть два взаимно перпендикулярных колебания вектора напряженности электрического поля свершаются вдоль осей ОХ и ОY и отличаются по фазе на d:

Е_x = A₁ coswt, Е_y = A₂ cos(wt + d). (12.1)

Результирующая напряженность является векторной суммой и(рис.12.1), причем уголj между направлениями векторов и определяется равенством

tg j = Е _y /Е _x = A₂ cos(wt + d)/ A₁ coswt, (12.2)

Рис.12.1.

Естественный свет. Если разность фаз претерпевает случайные хаотические изменения, то и угол j, т.е. направление светового вектора , будет испытывать скачкообразные неупорядоченные изменения. В соответствии с этим естественный свет можно представить как наложение двух некогерентных электромагнитных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющих одинаковую интенсивность.

Плоско поляризованный свет. Если световые волны Е_х и Е_у когерентны, причем разность фаз d постоянна и равна нулю или p, тогда согласно (12.2)

tgj = ± А₂/А₁ = const.

Следовательно, результирующее колебание совершается в фиксированном направлении, т.е. волна оказывается плоско поляризованной.

Круговая и эллиптическая поляризация. Допустим, что А₁ = А₂ и d = ±p/2, тогда

tgj = ± tgwt,

так как соs(wt ± π/2) = ± sinwt. Отсюда вытекает, что плоскость колебаний вектора напряженности поворачивается вокруг направления луча с угловой скоростью w. В этом случае свет 6удет поляризованным по кругу.

При произвольном постоянном значении d в результате сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний иполучим вектор , конец которого движется по эллипсу, т.е. мы получаем в результате сложения таких двух взаимно перпендикулярных волн эллиптически поляризованную световую волну. В частном случае, может получиться движение по прямой или по окружности. При разности фаз d = 0 или d = p, эллипс вырождается в прямую и получается плоско поляризованный свет. При d = ±p/2 и равенстве амплитуд складываемых волн эллипс превращается в окружность - получается свет поляризованный по кругу.

В зависимости от направления вращения вектора световой волны различают правую и левую эллиптическую и круговую поляризацию. Если по отношению к направлению, противоположному направлению луча, вектор вращается по часовой стрелке, поляризация называется правой, в противоположном случае - левой.

Плоскость, в которой колеблется световой вектор в плоско поляризованной волне, называется плоскостью колебаний. Плоскостью поляризации называется не плоскость, в которой колеблется вектор , а перпендикулярная к ней плоскость.