Рассмотрим несколько способов получения поляризованного света

1. Поляризация при отражении и преломлении на границе диэлектриков

Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков (например, на поверхность стеклянной пластинки) не равен нулю, отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными.

Частично поляризованным называется свет, в котором колебания светового вектора одного направления преобладают над колебаниями других направлений.

M N M N

а) б)

Рис. 5

В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения, а в преломленном луче – колебания параллельные к плоскости падения (рис. 5а). Степень поляризации лучей зависит от угла падения. При угле падения , удовлетворяющем условию

, (1)

где n₂₁ – относительный показатель преломления второй среды относительно первой,

отраженный луч полностью поляризован (т.е. содержит только колебания, перпендикулярные к плоскости падения). Степень поляризации преломленного луча при угле падения достигает наибольшего значения, однако этот луч остается частично поляризованным (рис. 5б).

Соотношение (1) носит название закона Брюстера. Угол называется углом Брюстера или углом полной поляризации. При падении света под углом Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.

Для увеличения степени поляризации преломленного луча используют стопу стеклянных пластинок, расположенных под углом Брюстера к падающему свету.

2. Поляризация при двойном лучепреломлении

При прохождении через анизотропные кристаллы световой луч разделяется на два луча. Это явление, получившее название двойного лучепреломления, обнаружил впервые в 1670 г. Бартоломин для исландского шпата (разновидность СаСО₃). На рисунке показано прохождение света через кристалл исландского шпата

А В о С

е

Д

Естественный луч АВ, падающий на кристалл, разделяется на два луча ВД и ВС.

Луч ВС называется обыкновенным лучом, т.к. он подчиняется законам преломления, и скорость его в кристалле не зависит от направления.

Луч ВД называется необыкновенным лучом, т.к. показатель преломления его зависит от направления распространения луча, и, следовательно, в различных направлениях в кристалле он распространяется с различными скоростями.

У так называемых одноосных кристаллов имеется направление, вдоль которого не происходит двойное лучепреломление. Это направление называется оптической осью кристалла.

Любая плоскость, проходящая через оптическую ось, называется главным сечением или главной плоскостью кристалла.

Рис. 6

На рисунке 6 сечение МО₁NO₂ – главное сечение, проходит через оптическую ось и нормаль , проведенную через точку В падения луча АВ.

Оба вышедших из кристалла луча полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. Плоскость колебаний обыкновенного луча перпендикулярна к главному сечению кристалла. В необыкновенном луче колебания светового вектора совершаются в плоскости, совпадающей с главным сечением. По выходе из кристалла оба луча отличаются друг от друга только направлением поляризации, поэтому названия «обыкновенный» и «необыкновенный» луч имеют смысл только внутри кристалла.

Чтобы использовать такие поляризованные лучи для технических целей, их надо отделить один от другого. Это осуществляется в призме Николя. Для изготовления призмы Николя естественный кристалл исландского шпата подпиливают определенным образом, затем распиливают по линии AR, и обе половины склеиваются канадским бальзамом (клей, смола канадской пихты).

А

В е D

o C

R

Рис. 7

Обыкновенный луч (о), дойдя до слоя канадского бальзама AR, испытывает полное внутреннее отражение, т.к. показатель преломления исландского шпата для обыкновенного луча больше показателя преломления канадского бальзама. Таким образом, обыкновенный луч отводится в сторону и поглощается в оправе николя.

Необыкновенный луч (е) проходит сквозь слой канадского бальзама, не преломляясь, и выходит из николя.

При помощи николей можно: 1) получить поляризованный луч и 2) провести анализ поляризованного луча.