1.3. Поляризация и дисперсия света

Теоретическое введение

1.3.1. Поляризация света

1.3.1.1. Естественный и поляризованный свет

В естественном свете колебания светового вектора совершаются хаотически по всем направлениям, так как в любом источнике света одновременно излучает очень большое количество атомов, имеющих различные фазы. Если световые колебания каким-либо образом упорядочены, то свет называется поляризованным. Рассмотрим характеристики поляризованного света.

Если есть два взаимно перпендикулярных электрических колебания, совершающихся вдоль осей X, Y и имеющих разность фаз 

,

То результирующая напряженность складывающихся колебаний

Угол между векторами и определяется соотношением:

(1)

Из выражения (1) видно:

1. Если разность фаз  хаотически изменяется, то направление вектора будет неупорядоченно изменяться. Поэтому естественный свет представляют в виде сложения двух некогерентных колебаний, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях с одинаковой интенсивностью.

2. Если колебания когерентны  = 0 или 

- свет поляризованный

3. Если , то - плоскость поляризации поворачивается с угловой скоростью , то свет поляризован по кругу.

4 . При - произвольная постоянная – свет эллиптически поляризован. Конец вектора движется по эллипсу. Если вращается по часовой стрелке по отношению к направлению,.противоположному направлению распространения луча, то поляризацию называют правой. В противном случае – левой. Плоскость, в которой колеблется вектор , называется плоскостью колебаний. Перпендикулярная ей плоскость – плоскостью поляризации.

Пропуская естественный свет через поляризаторы, которые из всевозможных направлений колебаний пропускают лишь колебания в определенном направлении, параллельном плоскости поляризатора, получают полностью или частично поляризованный свет.

Если вращать идеальный поляризатор (анализатор), поставленный на пути частично поляризованного света вокруг направления луча, то интенсивность прошедшего света изменяется от до при каждом повороте на . Отсюда можно ввести характеристику частично поляризованного света - степень поляризации

Р = 1 если I_min = 0 – свет полностью поляризован.

Р = 0 если I_min = I_max - свет естественный. К эллиптически поляризованному свету понятие степени поляризации неприменимо.

Если плоскость колебаний поляризованного света направлена под углом  к плоскости поляризатора, то амплитуда прошедшего светового вектора . Тогда интенсивность прошедшего света:

- закон Малюса

- выражает долю интенсивности света, прошедшего через анализатор.

При прохождении естественного света через поляризатор, так как все направления  равновероятны, вращение поляризатора не приводит к изменению интенсивности на выходе поляризатора. Так как среднее значение , то интенсивность поляризованного света равна половине интенсивности естественного света

.

Интенсивность света, прошедшего через два поляризатора плоскости которых находятся под углом 

.