Поляризация при отражении от поверхности диэлектрика.

Электромагнитная волна, падая на диэлектрик, вызывает колебания в атомах вещества. Атомы и молекулы становятся сами излучателям вторичных электромагнитных волн. Эти вторичные волны излучаются электронами, колеблющимися в атомах и молекулах диэлектрика, причем направление колебаний электронов совпадает с направлением колебаний электрического вектора Е падающей волны. Интенсивность излучения электронами вторичных волн I пропорциональна E² и зависит от направления оси диполя АВ (рис.2). В направлении оси диполя АВ интенсивность равна нулю, в перпендикулярном - максимальна. Если угол между преломленным и отраженным лучами (рис.3), то в отраженном луче будут полностью отсутствовать колебания вектора Е, происходящие в плоскости падения, так как они происходят в направлении оси диполя АВ, но зато эти колебания будут в преломленном луче (в плоскости рисунка эти колебания показаны стрелками). В отраженном луче колебания вектора E будут происходить только в плоскости перпендикулярной рисунку (эти колебания показаны на рисунке точками), а это означает, что отраженный луч при определенном угле падения будет полностью поляризован. При этом преломленный луч будет поляризован частично.

Угол i_{Б ,} для которого выполняется условие , называется углом полной поляризации илиуглом Брюстера.

(здесь п — относительный показатель преломления диэлектрика).

Недостатком поляризации при отражении является малая доля отражаемого от диэлектриков излучения (например, от стеклянной пластинки отражается 3-5% падающего света). Поэтому пользуются многократным отражением волны от «стопы пластин». Отраженные лучи уносят колебания, перпендикулярные плоскости падения, и проходящий луч, постепенно «очищаясь» от этих колебаний становится почти плоскополяризованным с вектором Е, лежащим в плоскости падения.

Поляризация при двойном лучепреломлении в кристаллах.

При преломлении света на границе оптически анизотропных сред, например кристаллов, луч естественного света расщепляется на два луча (обыкновенный и необыкновенный), поляризованные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Обыкновенный и необыкновенный лучи имеют в кристалле разные скорости распространения, следовательно, различные показатели преломления п_о и п_е; этим объясняется двойное лучепреломление в точке падения волны на грань призмы: при одном и том же угле падения имеются два угла преломления β_о и β_е. Однако поляризованные лучи выходят из кристалла под очень малым углом друг к другу, что затрудняет их раздельное использование. Чтобы «развести» эти лучи, пользуются различными «поляризующими призмами». Наиболее распространенной является призма Николя: из кристалла исландского шпата вырезаются две призмы, которые склеиваются канадским бальзамом. Показатель преломления этого клея (п=1,550) лежит между показателем преломления исландского шпата для обыкновенного (п_о =1,658) и необыкновенного п_е лучей (значение п_е зависит от угла между лучом и оптической осью кристалла, его минимальное значение 1,486). Углы в призме подобраны так, чтобы обыкновенный луч на поверхности канадского бальзама испытал полное внутреннее отражение. При помощи этой призмы световая волна разделяется на две плоскополяризованные волны, содержащие почти до 50% падающей энергии (потери в призме невелики).

Некоторые кристаллические вещества (турмалин, гепатит) обладают различным поглощением для лучей с различными ориентациями вектора Е относительно осей этих кристаллов. Например, турмалиновая пластинка толщиной около 1мм или чешуйка гепатита толщиной около 0,1мм почти полностью поглощают обыкновенные лучи (у которых, как указывалось выше, вектор Е_о перпендикулярен оптической оси); необыкновенные же лучи частично поглощаются, частично выходят из пластинки. Если на такую пластинку падает естественный свет, то из пластинки выходит только необыкновенный плоскополяризованный луч. Так же действуют так называемые поляроиды – целлулоидные пленки, содержащие определенным образом ориентированные мелкие кристаллики гепатита. Следует иметь в виду, что эти вещества обладают избирательным поглощением по отношению к различным длинам волн, т.е. коэффициент поглощения зависит от длины волны. Поэтому если на такие вещества подается не монохроматический, а белый свет, то вышедший из них свет получается окрашенным, причем эта окраска оказывается различной в различных направлениях («дихроизм»).