Теоретичні відомості

Хвилю, в якій напрямок коливань світлового вектора напруженості Е упорядкований називають поляризованою. Якщо коливання вектора Е відбуваються тільки в одній площині, що проходить вздовж променя, то хвиля називається поляризованою. Площина, у якій відбуваються коливається вектор Е, називають площиною поляризації. Світлові хвилі від звичайних джерел світла не виявляють асиметрії стосовно напрямку поширення. Таке світло називають природнім. У природньому світлі коливання вектора Е в будь-якій точці середовища відбуваються за різними напрямками. Природне світло можна представити як накладення (суму) двох некогерентних плоскополяризованих хвиль із взаємно ортогональними площинами поляризації. З природного світла можна одержати плоскополяризоване за допомогою приладів, називаних поляризаторами. Ці прилади пропускають коливання світлового вектора. Коливання ж, перпендикулярні до цієї площини, затримуються цілком або частково. Крім плоскополяризованого і природного світла існує частково поляризоване світло. Частково поляризоване світло, як і природне, можна представити у вигляді накладення двох некогерентних плоскополяризованих хвиль із взаємно перпендикулярними площинами поляризації, але різними по інтенсивності. Його можна розглядати як суму природної і плоскополяризованої складових, як показано на цьому малюнку праворуч.

З малюнка видно, що вертикальні коливання відповідають максимальної інтенсивності, горизонтальні – мінімальної.

Частково поляризоване світло характеризують ступенем поляризації Р, що визначають як

Тут Iпол – інтенсивність поляризованої складової, I0 – повна інтенсивність частково поляризоване світло. Для плоскополяризованого світло (Iпол= I0) ступінь поляризації Р=1, для природного світла (Iпол=0) Р=0.

Закон Малюса. У 1809 році французький інженер Э. Малюс відкрив закон, названий його ім'ям. У досвідах Малюса світло послідовно пропускалося через дві однакові пластинки з турмаліну (прозора кристалічна речовина зеленуватого кольору). Пластинки могли повертатися одна відносно іншої на кут φ. Якщо падаюче світло має інтенсивність I0, то інтенсивність минулого світла I виявилося прямо пропорційної cos2 φ:

.

Отримане співвідношення називається законом Малюса.

Розглянемо проходження природного світла послідовно через два ідеальних поляроїда П1 і П2, напрямки за якими пропускається світло, розгорнуті на деякий кут φ. Перший поляроїд відіграє роль поляризатора. Він перетворює природне світло в линейно поляризований. Нехай інтенсивність природного світла I0. Тоді інтенсивність світла, що пройшло через поляризатор буде . Другий поляроїд служить для аналізу падаючого на нього світла.

Відповідно до закону Малюса, інтенсивність I лінійно поляризованої хвилі на виході другого поляроїда буде дорівнює:

(1)

Виконання роботи.

1. Установити значення кута відповідно до обраного варіанта.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
,	–40	–30	–20	–10	0	10	20	30	40	50

2. Збільшувати значення кута повороту другої пластини 2 від –90 до 90 через кожні 10. Фіксувати при цьому значення кута =2–1 між площинами поляризації двох пластин і інтенсивність минулих через обох пластинок світла I у частках інтенсивності природного світла. Результати вимірів занеси в таблицю:

2 ,	-90	-80	-70	-60	-50	-40	-30	-20	-10	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
,
I

3. Побудувати графік залежності інтенсивності світла, що пройшло крізь пластинку, від кута. З графіка визначити, при яких кутах інтенсивність пройденого світла максимальна, а при яких мінімальна. Результати підтвердити розрахунками по формулі (1).