Поляризация

8 Основные понятия по разделу «Поляризация света».

К занятию № 8 от 15 ноября 2021 г. Дистанционная форма. 2 к нано очн

ЗАДАНИЕ. Выучить: Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Плоско поляризованный свет. Методы получения плоско-поляризованного света. Поляризатор. Частично-поляризованный свет.

Поляризация

Световая волна является поперечной (рис. 2.1).

Однако, световой луч, излучаемый каким-либо источником, представляет собой наложение огромного количества волн, испускаемых отдельными атомами (молекулами) светящегося тела. Направления световых колебаний (колебаний электрического вектора ) в таких волнах не связаны друг с другом, так как атомы светящегося тела излучают световые волны независимо друг от друга. Поэтому в световом луче от обычного источника (в естественной световой волне) возможны колебания всевозможных направлений, но перпендикулярных к направлению распространения волны. Все эти направления колебаний равновероятны.

Волна, в которой направление колебаний светового вектора упорядочено каким-либо образом, называется поляризованной. Естественный свет неполяризован.

Если колебания вектора происходят только в одной плоскости, проходящей через луч, волна называется плоско- (или линейно-) поляризованной.

Способы получения линейно-поляризованного света

1. Из естественного света можно получить плоско поляризованный свет, если пропустить его через специальное устройство - поляризатор. Плоскость, в которой колеблется вектор в световой волне, прошедшей через поляризатор, называется плоскостью пропускания. Поляризаторы изготавливаются из оптически анизотропных веществ. Анизотропной называется среда, в которой физические свойства (механические, электрические, оптические) зависят от направления. Почти все прозрачные кристаллические диэлектрики анизотропны. Наиболее сильно оптическая анизотропия проявляется у таких кристаллов, как кварц, исландский шпат, турмалин.

Если на поляризатор падает естественный свет, то после прохождения поляризатора он становится линейно поляризованным. При этом интенсивность прошедшей волны уменьшится минимум в два раза:

Из-за отражения света на передней и задней поверхностях поляризатора доля прошедшего света всегда меньше 50 %.

Здесь интенсивность волны обозначена латинской буквой I, но может обозначаться и буквой J, как будет ниже в нашем тексте.

***

На рисунке первым нарисован поляризатор, обозначенный буквой Р, вторым – анализатор, обозначенный буквой А. Рисунок иллюстрирует уменьшение интенсивности J_ест падающего на поляризатор естественного света в два раза до J_о=1/2ˑJ_ест, а также зависимость интенсивности J линейно поляризованного света после его прохождения через анализатор от угла φ между плоскостью пропускания падающего света и плоскостью анализатора, определяется законом Малюса

где I₀ – интенсивность падающего на анализатор поляризованного света, j – угол между плоскостью колебаний света и плоскостью анализатора.

Закон Малюса говорит о том, что интенсивность плоско поляризованного света, полученного в результате прохождения плоско поляризующего фильтра(поляризатора) уменьшается пропорционально квадрату косинуса угла между между плоскостью пропускания падающего света и плоскостью анализатора.

2. Естественный свет неполяризованный, но при отражении и преломлении поляризуется. При падении естественного света на границу раздела двух прозрачных диэлектриков под углом падения, отличным от нуля, отражённый и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. Частично поляризованным называется свет, в котором преобладают световые колебания одного из направлений.

Закон Брюстера определяет угол падения q_Бр, при котором отражённый свет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча.

где : n₂₁ = n₂ / n₁– показатель преломления второй среды относительно первой.

Если свет падает на пoвepxнocть под углом Бpюcтepa, то oтpaжeнный луч пoляpизуeтcя линeйнo. Этот принцип используют поляризованные солнцезащитные очки, чтобы уменьшить солнечные блики.