Поляризація світла при відбиванні та заломленні.

Якщо на межу розподілу двох середовищ з абсолютними показниками заломлення n₁ та n₂ (перше середовище – це середовище, в якому поширюється падаючий промінь, друге середовище – де заломлений) падає природний (неполяризований) промінь світла, то відбитий і заломлений промені будуть частково поляризованими.

При зміні кута падіння змінюються ступені поляризації відбитого і заломленого променів. При куті α , що задовільняє умові:

(3.4)

відбитий промінь стає повністю поляризованим , а ступінь поляризації заломленого досягає максимуму, але менше (тобто залишається частково поляризованим). Формула (3.4) називається законом Брюстера (або законом повної поляризації),а кут α – кутом падіння, при якому відбитий від діелектрика промінь повністю поляризований (кутом Брюстера або кутом повної поляризації); n₂₁– відносний показник заломлення другого середовища відносно першого.

Описане явище поляризації світла при відбиванні і заломленні має в своїй основі той факт, що випромінювання зарядів, які коливаються, має направлений характер. Якщо кут падіння дорівнює куту Брюстера напрямок паралельних коливань частинок середовища збігається з напрямком відбитого променя. Тому у відбитому промені залишаються тільки перпендикулярні до площини падіння коливання.

Природне неполяризоване світло перетворюється на поляризоване за допомогою поляризаторів. Поляризатори – це пристрої, які пропускають коливання, що паралельні площині поляризатора, і повністю затримують коливання перпендикулярні до неї.

Якщо на поляризатор падає поляризоване світло з інтенсивністю I₀ і площина коливань світлового вектора складає кут з площиною поляризатора, то інтенсивність світла на виході поляризатора визначається формулою (закон Малюса):

(3.1)

Де I₀ – інтенсивність плоскополяризованого світла, що падає на аналізатор;

I – інтенсивність цього світла після аналізатора; α – кут між напрямком коливань електричного вектора світла, що падає на аналізатор (якщо коливання електричного вектора падаючого світла співпадають з цією площиною, то аналізатор пропускає дане світло без ослаблення).

В оптично анізотропних кристалах спостерігається явище подвійного променезаломлення. Кристали, що мають подвійне променезаломлення, діляться на одновісні і двовісні. Одновісними кристалами є ісландський шпат, кварц, турмалін, а двовісними – слюда, гіпс. В одновісних кристалах монохроматична світлова хвиля розділяється на дві плоскі хвилі, які поляризовані у двох взаємно перпендикулярних площинах. Отримані промені називаються звичайним (для нього показник заломлення n₀=const у всіх напрямках) і незвичайним (для нього показник заломлення n₀≠const ). У двовісних кристалах обидва промені незвичайні.

Показник заломлення звичайного променя:

(3.2)

Ефект Керра — явище зміни показника заломлення в електричному полі. Ефект проявляється здебільшого як виникнення подвійного променезаломлення. Розрізняють електрооптичний ефект Керра, коли показник заломлення змінюється в постійному зовнішньому електричному полі, і оптичний ефект Керра, коли показник заломлення змінюється в електричному полі самої елекромагнітної хвилі. Величина зміни показника заломлення в ефекті Керра пропорційна квадрату електричного поля, тому електро-оптичний ефект Керра часто називають квадратичним електро-оптичним ефектом.

Ефект названо на честь шотландського фізика Джона Керра, який відкрив його у 1875 році.

При виникненні подвійного променезаломлення різиця між показниками заломлення незвичайної та звичайної хвилі задається формулою:

Де λ - довжина хвилі, K - характерна для середовища стала, яку називають сталою Керра, E - напруженість електричного поля.