2. Естественный и поляризованный свет.

Световые волны поперечны, т.е. векторы напряженности электрического поля , магнитной индукции и направление распространения волны, которое связывают с направлением вектора скорости волны , образуют тройку взаимно перпендикулярных векторов (рис. 1). Часто направление распространения волны называют световым лучом, каждому световому лучу соответствует своя электромагнитная волна.

В любой взятой на луче (на направлении распространения) точке ориентация (направление колебаний) пары векторов и в плоскости, перпендикулярной световому лучу (в плоскости наблюдения), может изменяться со временем. В зависимости от характера такого изменения различают естественный и поляризованный свет.¹

Свет называется линейно или плоско поляризованным, если вектор в плоскости наблюдения не изменяет своей ориентации (направления колебаний) с течением времени. Иначе говоря, вектор всегда находится в одной и той же пространственной плоскости, образованной этим вектором и направлением распространения волны. Эта плоскость называется плоскостью поляризации или плоскостью колебаний световой волны (плоскость ( , )) (рис. 2, на нем показано распределение напряженности электрического поля и магнитной индукции в пространстве для некоторого момента времени в линейно поляризованной световой волне, плоскость ( , ) – плоскость поляризации – совпадает с плоскостью листа).

Свет называется эллиптически поляризованным, если конец вектора в плоскости наблюдения за время, равное периоду световых колебаний, описывает эллипс.

Линейная поляризация – частный случай эллиптической (эллипс вырождается в отрезок прямой).

Другой частный случай – круговая поляризация. При этом конец вектора описывает окружность.

Перечисленные виды поляризации иллюстрируются на нижеследующем рисунке (рис.3).

Рис. 3.

Естественный свет – свет, испускаемый обычными источниками – солнцем, пламенем, электрической лампочкой и др.

Такой свет можно рассматривать как совокупность множества линейно поляризованных волн с одинаковыми амплитудами и всеми возможными ориентациями вектора в плоскости наблюдения (рис.4).

На рис.5 показана символика, используемая для различия естественного и линейного поляризованного света.

Линейно поляризованный свет

а) б)

в) Рис.5

В нижней части рис.5, а, изображается в виде параллельных линий, перпендикулярных световому лучу, рис. 5, б – в виде точек на луче ( перпендикулярен плоскости листа).

3. Основные методы получения поляризованного света:

3.1. Поляризация света при отражении от диэлектрика. Закон Брюстера.

При определенном угле падения α_бр, который называется углом Брюстера (углом полной поляризации) отраженная волна будет полностью линейно поляризована в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. Плоскость падения – это плоскость, образованная лучом, падающим на границу раздела 2х сред, и перпендикуляром к этой границе, проведенным в месте падения луча (на рис. 6 эта плоскость совпадает с плоскостью листа). Угол Брюстера определяется из следующей формулы:

(4)

Она известна, как закон Брюстера, n₁ и n₂ – абсолютные показатели преломления первой и второй сред.

Преломлённая волна не поляризована. Чтобы при падении естественного света прошедшая волна стала полностью поляризованной, используют стопку плоскопараллельных пластинок (Рис. 7). В результате многократного отражения полностью отражаются волны одной линейной поляризации (перпендикулярной плоскости падения), и полностью проходят во вторую среду волны другой линейной поляризации (параллельной плоскости падения).

Стопка параллельных пластинок позволяет получить максимально возможный выход линейно поляризованного света (до 50%) каждой из этих поляризаций.

Устройства, позволяющие получить из естественного линейно поляризованный свет называются поляризаторами. Показанная стопа параллельных пластин – один из видов поляризаторов.