Лекции по физике

3.Методы получения поляризованного света

3.1.Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера

Если угол падения света на границу раздела двух диэлектриков (например, воздух-стекло) отличен от нуля, то отраженный и преломленный свет оказывается частично поляризованным (при отражении света от проводящей поверхности свет получается эллиптически поляризованным).

101

		В отраженном			луче
		преобладают		колеба-
		ния,	перпендикуляр-
		ные	плоскости		паде-
		ния, а в преломленном
а	б	луче	– колебания,
	Рис. 6	параллельные		плоско-
		сти падения.

Степень поляризации зависит от угла падения. Если

луч падает на границу двух сред под углом падения

αБ, удовлетворяющему условию

tgα	Б	=	n2	= n ,	(2)
			n1	21	102

то отраженный луч оказывается полностью поляризованным. Преломленный луч – поляризован частично. Формула (2) – это математическое выражение закона Брюстера. Угол

αБ называется углом Брюстера .

Итак, тангенс угла полной поляризации равен показателю преломления второй среды относительно первой – закон Брюстера.

Можно добиться, что и преломленный луч будет полностью поляризованным. Для этого надо воспользоваться стопой пластин, расположенных друг за другом и ориентированных под углом

Брюстера к падающему лучу.	103

3.2. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Призма Николя

• При прохождении естественного света через некоторые кристаллы световой луч может разделиться на два, один из которых называют обыкновенным (о), а другой необыкновенным (е).

Рис. 7

104

• Явление двойного лучепреломления заключается в том, что луч внутри кристалла расщепляется на два луча. Один из них подчиняется законам геометрической оптики -

это обыкновенный луч (о),		sin	α	=	n 2
а другой не подчиняется этим		sin	β		n1

законам – это необыкновенный луч (е).

Рис. 8

105

•Оба луча и о и е поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем колебания светового вектора необыкновенного луча е происходят в плоскости главного сечения – в плоскости, в которой лежат падающий луч и оптическая ось кристалла.

•Двойное лучепреломление объясняется

анизотропией кристалла. Диэлектрическая проницаемость ε – зависит от направления. В одноосных кристаллах диэлектрическая

проницаемость в направлении оптической оси	εх
и в направлениях, перпендикулярных к ней	εy,

имеет разные значения.	106

• Поскольку	n = εμ	, а в диэлектриках μ = 1, то
	n =	ε .

• Скорость распространения обыкновенного луча

υo =	c		, а необыкновенного	υe =	c	.
	ε y
					ε x

• Показатель преломления обыкновенного луча

n = ñ .

o υo

• Показатель преломления необыкновенного луча

ne =		ñ	.
	υe			107

•В зависимости от того, какая из скоростей

υî или υå больше, различают

положительные и отрицательные одноосные кристаллы.

При условии когда υî > υå кристалл

положительный nе > nо,

и когда υî < υå кристалл

отрицательный ne < no.

108

• Явление двойного лучепреломления используется для создания различных поляризаторов. На рис. 9 представлен один из них – призма Николя. Это призма из исландского шпата, разрезанная по диагонали и склеенная канадским бальзамом.

I

68º

Рис. 9

• Показатель преломления n канадского бальзама

n > n > n ;		n = 1,550;	nо = 1,658; ne	= 1,515.
o	e
				109

3.3. Поляризация света, основанная на явлении дихроизма

• Обнаружено, что все двоякопреломляющие кристаллы в той или иной степени поглощают свет. Поглощение в кристалле анизотропно: коэффициент поглощения зависит от ориентации электрического вектора световой волны, т.е. неодинаков для обыкновенного и необыкновенного лучей и зависит от направления распространения света в кристалле. Это явление называют дихроизмом.

110