1.2 Загальні уявлення про поляризацію світлових хвиль

1. Звичайні джерела світла являють собою сукупність великого числа елементарних випромінювачів (атомів), що випромінюють світло, яке складається з наборів хвиль, у яких площини коливань вектора не мають визначеного напрямку в просторі (хоча завжди залишаються перпендикулярними вектору швидкості хвиль) і в середньому будь-якому положенню вектора відповідає однакове значення енергії світлової хвилі.

Світло, у якому дані електромагнітні хвилі з усілякими напрямками коливань вектора називається природним або неполяризованим світлом.

2. Площину, проведену через промінь і напрямок коливань вектора ми будемо надалі називати площиною коливань (площина ЕОХ, рис.1).

3. За допомогою певних заходів, розглянутих далі, із природного світла можна виділити групу світлових хвиль, у яких площини коливань світлового вектора паралельні одна одній. Така група хвиль являє собою лінійно (або плоско) поляризоване світло.

На рис.2 схематично показані природний і поляризовані світлові промені при різній їх орієнтації відносно площини рисунку.

Рис.2.

а - природне світло; б, в - поляризоване світло. г, д, е - промінь лежить у площині креслення; г - природне світло; д, е - поляризоване світло. Тут стрілками зазначені напрямки коливань вектора .

1.3 Одержання й аналіз поляризованого світла. Закон Малюса

Для одержання лінійно поляризованого світла використовують поляризаційні призми, виконані з оптично анізотропних кристалів, і поляроіди (целулоїдні плівки, на які нанесені в однаковому напрямку кристалики гепатита).

Як правило у поляризаційних призм ступінь поляризації променів вище чим у поляроїдів, але в останніх більше поле зору і вища світлосила.

У загальному випадку прилад, що перетворює природне світло в плоско поляризоване, називається поляризатором. Другий такий поляризуючий прилад, поставлений по ходу променя, що вийшов із поляризатора, називається аналізатором. Поляризатор (або аналізатор) пропускає світлові хвилі, у яких напрямок коливань електричного вектора паралельний площині, яка називається площиною пропускання поляризатора (ППП) або аналізатора (ППА), і цілком (або частково) затримує світлові хвилі, у яких коливання вектора перпендикулярні до цієї площини.

Рис.3

Система з послідовно встановлених поляризатора і аналізатора, називається полярископом, оптична схема якого зображена на рис.3а. Полярископи широко виикористовуються в поляризаціонних дослідженнях. На рис.3а ППП вертикальна, тому природне світло від джерела S, проходячи через полярізато П, перетвориться в поляризоване світло з вертикальною площиною коливань і амплітудою електричного вектора . Аналізатор установлений таким чином, що напрямок ППА складає кут α с площиною коливань поляризованого світла (рис.3б.). Очевидно, що аналізатор пропустить тільки ту складову вектора , що паралельна ППА - , і не пропустить перпендикулярну складову _ . З рис.3б видно, що:

Е _||=Е₀cos

Оскільки інтенсивність світла I пропорційна квадрату амплітуди світлового

вектора, то:

I= І₀cos² (1)

Співвідношення (1) являє собою закон Малюса: інтенсивність лінійно поляризованого світла, що вийшло з аналізатора, прямо пропорційна квадрату косинуса кута між площинами поляризації падаючого світла й аналізатора.

Видно, що при обертанні аналізатора навколо осі, що збігається з напрямком світлового променя, ми одержимо максимальну інтенсивність світла при  =0, 180 і мінімальну - при α =90, 270.