3.2. Типы поляризации

Пусть наряду с волной, световой вектор в которой колеблется вдоль оси Х: , в том же направлении распространяется волна той же частоты, но с колебаниями вектора вдоль оси Y:

,

где – разность фаз этих колебаний

(рис. 13).

Вследствие линейности уравнений Максвелла такая суперпозиция волн также является их решением. В зависимости от результирующая волна будет иметь различную поляризацию. Если складываемые плоскополяризованные волны когерентны и имеют одинаковые или отличающиеся на фазы, то

–

результирующее колебание совершается в одной и той же плоскости, т.е. результирующая волна остается плоскополяризованной.

В случае, когда и ,

,

т.е. вектор в любой точке Z будет вращаться в области XY по (правая круговая поляризация) или против (левая) часовой стрелки с угловой скоростью , оставаясь неизменным по модулю.

Верно и обратное утверждение, т.е. сложение двух волн с правой и левой круговой поляризациями приводит к плоскополяризованной волне (рис. 14).

В

Рис. 14

общем случае при свет имеет эллиптическую поляризацию – проекция конца вектора на плоскость XY описывает эллипс, форма и ориентация которого зависят от разности фаз (см. тему «Сложение взаимно перпендикулярных колебаний»).

Волну с эллиптической поляризацией всегда можно разложить либо на сумму двух ортогональных плоскополяризованных волн, либо на сумму двух поляризованных по кругу волн с правой и левой поляризациями. В зависимости от характера решаемой задачи может оказаться предпочтительным первое (при изучении распространения света в анизотропных средах) или второе (при изучении естественного и магнитного вращений плоскости поляризации) разложение.

Делая вывод из изложенного, можно уточнить определение поляризованного света, как света, у которого имеется определенное фазовое соотношение между взаимно перпендикулярными компонентами светового вектора.

3.3. Степень поляризации

Свет, у которого имеется наиболее вероятное направление колебаний вектора , называется частично поляризованными (его можно рассматривать как смесь естественного света с поляризованным).

Степень поляризации p частично поляризованного света равна

,

где и – максимальное и минимальное значения интенсивности света,

прошедшего поляризационный прибор.

Для естественного света ; для плоско поляризованного – . К эллиптически поляризованному свету это понятие не применимо.

3.4. Способы получения поляризованного света

3.4.1. Поляризация света при отражении и преломлении

При отражении света от границы раздела двух диэлектриков отраженный и преломленный свет является частично поляризованным. При угле падения , когда отраженный луч образует с преломленным угол (рис. 15), закон преломления запишется в виде

,

Рис. 15

Следовательно,

,

где – угол Брюстера.

При падении под углом Брюстера отраженный свет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломленный – частично, но максимально поляризован в плоскости падения. Это явление возникает вследствие поперечности электромагнитных волн и объясняется механизмом взаимодействия световой волны с излучателями (атомами или молекулами).