24. Естественный и поляриз. Свет. Поляризаторы. Степень поляризации. Закон Малюса.

Поляризованным называется свет, в котором направления колебаний светового вектора Е упорядочены каким-либо образом. В естественном свете колебания разных направлений светового вектора Е быстро и беспорядочно сменяют друг друга.Рассмотрим два взаимно перпендикулярных электрических колебания свершающихся вдоль осей х и у и отличающихся по фазе на d Е_x = A₁ coswt, Е_y = A₂ cos(wt + d). Результирующая напряженност Е является векторной суммой Е_х и Е_у, причем угол j равен

t g j = Е _y /Е _x = A₂ cos(wt + d)/ A₁ coswt.

1)Допустим, что световые волны Е_х и Е_у когерентны, причем d равно нулю или p. Тогда tgj = ± А₂/А₁=const. Следовательно, результирующее колебание совершается в фиксированном направлении - волна оказывается плоско поляризованной.

2)В случае, когда А₁ = А₂ и d = ±p/2, tgj = ± tgwt,т.к. (соs(wt±л/2) = ±sinwt). Отсюда вытекает, что плоскость колебаний поворачивается вокруг направления луча с угловой скоростью, равной частоте колебания w. В этом случае свет 6удет поляризованным по кругу.

3)В случае произвольного постоянного d в результате сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний получим вектор Е, конец которого движется по эллипсу (в частном случае, может получиться движение по прямой или по окружности), т.е. мы получаем в результате сложения таких волн эллиптически поляризованную световую волну. 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 Е различают правую и левую эллиптическую и круговую поляризацию. Если по отношению к направлению, противоположному направлению луча, вектор Е вращается по часовой стрелке, поляризация называется правой, в противоположном случае - левой.

Плоско поляризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов, называемых поляризаторами. Эти приборы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости, которую мы будем называть плоскостью поляризатора, и полностью или частично задерживают колебания, перпендикулярные к этой плоскости. На выходе из несовершенного поляризатора получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений. Такой свет называется частично поляризованным.

Величина P = (I_max – I_min)/( I_max + I_min) называется степенью поляризации. Для плоско поляризованного света I_min = 0 и Р=1; для естественного света I_max = I_min и Р = 0. Т.е. любой естественный луч света не поляризован.).

Пусть на поляризатор (см. рис.) падает плоско поляризованный свет амплитуды а₀ и интенсивности I₀. Сквозь поляризатор пройдет составляющая колебания с амплитудой А = а₀ соsj, где j- угол между плоскостью колебаний падающего света и плоскостью поляризатора. Следовательно, интенсивность прошедшего света I определяется выражение I = I ₀ соs² j. - закон Малюса. Поставим на пути естественного луча два поляризатора, плоскости которых образуют угол j. Из первого поляризатора выйдет плоско поляризованный свет, интенсивность которого I ₀ составляет половину интенсивности естественного света. Согласно закону Малюса из второго поляризатора выйдет свет интенсивности I ₀ соs²j. Т.о., интенсивность света, прошедшего через два поляризатора, равна I = (I_естcos²j)/2.