Лекции по физике 2 семестр / 26 ПОЛЯРИЗАЦИЯ

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

Электромагнитные волны (ЭМВ) – это поперечные волны, в которых векторы напряженностей электрического и магнитного полей колеблются в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Кроме того, векторы и перпендикулярны и колеблются в одной фазе. Иногда необходимо знать направление одного из векторов напряженностей. Обычно выбирают вектор . Если колебания вектора упорядочены относительно выбранного направления, то такой свет называют поляризованным. Поляризация бывает эллиптическая, круговая и линейная, в зависимости от вида траектории, которую описывает конец вектора напряженности.

Свет называется частично поляризованным, когда имеется преимущественное (но не исключительное) направление. Вводится понятие степени поляризации

где - максимальное, - минимальное значение интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором. Анализатор – прибор, предназначенный для обнаружения поляризации света. Свет со всеми возможными направлениями поляризации называется естественным. Его можно преобразовать в плоскополяризованный с помощью поляризаторов, которые пропускают свет, поляризованный только в одном направлении. Примером поляризатора может служить кристалл турмалина. Из него вырезается пластина параллельно оптической оси. Вектор напряженности света, падающего на пластику перпендикулярно, при выходе из неё ориентирован коллинеарно оптической оси кристалла. Если поставить две пластинки так, чтобы их оптические оси были взаимно перпендикулярны, а плоскости пластинок параллельны, то на выходе интенсивность прошедшего света будет равна нулю. Если угол между оптическими осями равен , интенсивность, , вышедшего света подчиняется закону Малюса: .

- интенсивность падающего света.

Рассмотрим случай, когда естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков. В этом случае отраженный и преломленный лучи будут частично поляризованы.

Рис 1

Степень поляризации зависит от угла падения и показателя преломления. Брюстер установил закон, который позволяет определить угол падения, при котором отраженный свет является плоскополяризованным.

- угол Брюстера, - показатель преломления второй среды относительно первой. Преломленный луч поляризуется частично. Если свет падает на границу раздела двух диэлектриков под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.

Рис. 2

Некоторые вещества обладают способностью вращать плоскость поляризации. Они называются оптически активными. Угол поворота, , плоскости поляризации для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей равен:

и для оптически активных растворов

где - расстояние, пройденное светом в активной среде; , - удельное вращение. Оно равно углу поворота плоскости поляризации слоем активной среды единичной толщины и единичной концентрации для растворов. - массовая концентрация оптически активного вещества в растворе .