Эллиптическая поляризация света
Поляризованное излучение света имеет в общем случае эллиптическую поляризацию. При этом ортогональные компоненты светового вектора Е для выбранной системы координат (ось Z параллельна направлению распространения света) описываются выражениями вида:
(1)
(2)
Сложение ортогональных колебаний вида (1) и (2) на плоскости XY дает проекционную картину эллипса. При этом форма эллипса определяется параметрами:
- разность фаз,
(3)
- отношение амплитуд.
(4)
При
,
равной нулю или
,
эллипс вырождается в прямую и получается
линейно поляризованный свет. При
и равенстве амплитуд, складываемых волн
эллипс превращается в окружность –
получается свет, поляризованный по
кругу.
В зависимости от направления вращения вектора Е различают правую и левую эллиптическую поляризацию. Если по отношению к направлению луча вектор Е вращается по правилу правого винта, поляризация называется правой, в противном случае – левой.
Для описания формы эллипса часто используют другую пару параметров, имеющих более наглядную геометрическую интерпретацию (рис.1):
- азимут ориентации
большой полуоси эллипса в выбранной
системе координат;
- эллиптичность –
отношение полуосей эллипса.
Связь между
параметрами
,
и
,
задается формулами:
,
(5)
,
(6)
,
(7)
.
(8)
|
|
|
Рис. 1 |
Представление
эллипса поляризации двумя парами
параметров и соотношение между ними
имеют важное практическое значение.
Непосредственно измеряемыми параметрами
в большинстве измерительных схем
являются величины
и
,
для физической интерпретации результатов
измерений часто более удобны параметры
и
(например, при построении математической
модели объекта с использованием законов
и формул Френеля для обработки результатов
измерений).
Закон Малюса
Пусть свет на своем
пути проходит через поляризатор и
анализатор, причем угол между их
плоскостями поляризации составляет
(рис.2). После поляризатора выйдет свет
интенсивностью
.
Согласно закону Малюса после анализатора
мы получим свет, интенсивность которого
определяется выражением
В справедливости этого выражения нетрудно убедиться, вспомнив, что интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды Е.
|
|
|
Рис. 2 |
Если частично поляризованный свет пропускать через анализатор, то интенсивность I прошедшего света будет меняться в зависимости от положения плоскости поляризатора анализатора. Она достигает максимального значения, если плоскость поляризации анализатора и плоскость преимущественных колебаний частично поляризованного света совпадают. Если же эти плоскости перпендикулярны друг другу, то интенсивность света, прошедшего через анализатор, будет минимальна.