Поляризационные приборы. Закон Малюса.

Для получения поляризованного света используется целый набор средств. Помимо получения поляризованного света с помощью отражения света используются поляризационные приборы и дихроичные пластинки.

1. Поляризационные приборы. Приборами лучшего качества являются призмы. Они изготавливаются из кристаллов, проявляющих анизотропию оптических свойств: показатели преломления света поляризованного в разных направлениях отличаются при распространении в некоторых выделенных направлениях. Количество таких направлений (оптических осей) соответствует анизотропии кристаллической структуры. (Обратное положение неверно, так как существуют оптически изотропные кристаллы с некубической структурой.) Поляризационные призмы изготавливаются в основном из исландского шпата (он же кальцит). При необходимости работы в области ультрафиолетового диапазона может быть использован кристаллический кварц или фторид магния.

Поляризационные призмы нередко называют николями по имени создателя первой призмы достаточно сложного и неудобного в работе типа. Общий принцип работы призм заключается в раздвоении пучка исходно неполяризованного света. Такое возможно, так как показатели преломления пучков разных поляризаций отличны друг от друга. Если сделать призму разрезной (разрез по диагонали параллелепипеда), при падении света на границу для пучка с одной плоскостью поляризации можно обеспечить полное внутреннее отражение от плоскости разреза. Второй пучок с перпендикулярной относительно первого поляризацией проходит сквозь обе призмы. Возможно использование обоих пучков, но чаще грани призмы зачерняют и отраженный пучок поглощается. Поскольку строение кристаллов совершенно, возможно получение степени поляризации 99,999% ! Это значение часто не реализуется просто из – за неточной установки поляризатора.

2. Дихроичные пластинки. К таким приборам относятся поляроиды – наиболее часто применяемые поляризаторы. Суть дихроизма – отличие коэффициентов поглощения света с разной, в данном случае линейной, поляризацией. Как правило, это вещества, содержащие достаточно длинные молекулы. При их выстраивании, а тем более легировании донорами электронов, прохождение света через пленку такого вещества сопровождается поглощением света с вектором Е параллельным направлению выстраивания молекул. Это следствие появления микротоков, протекающих вдоль оси молекулы, и соответствующего преобразования мощности света в джоулево тело. Свет с перпендикулярной поляризацией проходит через пленку почти без ослабления. Пример получения поляроидной пленки: йодирование целлофана и последующее его растягивание в одном из направлений. Разумеется, степень поляризации такого поляризатора (90 – 99%) существенно ниже, чем поляризатора из кальцита. Малая степень поляризации объясняется сложностью технологии выстраивания молекул в пленке.

Использование поляризаторов.

а) Пусть на поляризатор падает пучок естественного света. Идеальный поляризатор пропускает волну с колебаниями электрического поля только в определенной плоскости. Поэтому, если представить естественный свет как две линейно поляризованные волны, одна из

которых поляризована в плоскости оптической оси , а другая – в перпендикулярной плоскости , то пройдет через поляризатор лишь одна, с параллельной составляющей . Поскольку , то . То есть с помощью поляризатора можно получать поляризованный свет из неполяризованного.

б) На поляризатор падает линейно поляризованный свет. Разложим вектор электрического поля падающей волны на две взаимно перпендикулярных

составляющие . Один из них направлен вдоль оптической оси поляризатора и проходит полностью. Второй же луч не проходит совсем. Электрическое поле после поляризатора будет определяться как , а интенсивность прошедшей волны будет равна . Эта формула носит название закона Малюса.

По соотношениям типа закона Малюса можно судить о степени поляризации прошедшего поляризатор света, в свою очередь, определенную предысторией светового пучка.

69