12.Поляризация света. Получение поляризованного света(стопа, поляризационные призмы и поляроиды). Законы поляризации(Малюса и Брюстера).

Свет, испускаемый обычными источниками излучения, представляет собой множество квантов, каждом из которых электрический вектор направлен в произвольном направлении, перпендикулярном направлению распространения луча. Такой свет называется естественным или неполяризованным.

Если в пучке света имеется преимущественное направление колебаний электрического вектора, такой свет называется частично поляризованным.

Поляризацией называется выделение линейно поляризованного света из естественного или частично поляризованного света.

Устройства, позволяющие выделять линейно поляризованный свет из естественного или частично поляризованного света, называются поляризаторами. Их действие основано на поляризации света при его отражении или преломлении на границе раздела двух сред.

Эти же устройства можно использовать в качестве анализаторов – устройств, позволяющих определить характер и степень поляризации.

Степенью поляризации называется величина

где Imax и Imin – соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором.

Если на поляризатор перпендикулярно его плоскости падает линейно поляризованный свет, электрический вектор которого направлен вдоль линии р-р, то падающий свет можно представить в виде двух волн, линейно поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Поляризатор пропускает свет, электрический вектор которого направлен вдоль линии а-а, и не пропускает свет, электрический вектор которого направлен в перпендикулярном направлении.

Амплитуда света, выходящего из поляризатора, равна

Соответственно интенсивности линейно поляризованного света Ia и падающего на поляризатор света Ip связаны между собой уравнением

(закон Малюса)

Плоскость поляризации света (плоскость колебаний электрического вектора), пропускаемого поляризатором, называется главной плоскостью поляризации.

При изучении закономерностей поляризации естественного света при отражении и преломлении от поверхности раздела двух сред этот свет удобно рассматривать как совокупность двух линейно поляризованных волн – s- и р-типа.

В волне р-типа вектор Ер лежит в плоскости падения, а в волне s-типа вектор Еs лежит перпендикулярно плоскости падения.

Коэффициент отражения волн s-типа всегда больше коэффициента отражения волн р-типа, а потому отраженный и преломленный лучи частично поляризованы – в отраженном луче преобладают волна s-типа, а в преломленном луче - р-типа.

Отраженный свет полностью линейно поляризован при угле падения iБр (угол Брюстера), удовлетворяющем условию

tg iБр = n12 (закон Брюстера)

где n12 – относительный показатель преломления среды, отражающей свет.

Если i = iБр, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны и коэффициент отражения волны р-типа равен нулю, а отражается только волна s-типа. Однако, коэффициент отражения волны s-типа много меньше 1 (~ 0,15), а потому проходящий свет поляризован лишь частично.

Степень поляризации проходящего луча можно увеличить, пропуская луч через стопку параллельных прозрачных пластин, установленных под углом Брюстера к падающему лучу. Если в стопке пластин поглощения не происходит, то интенсивности лучей отраженного Is и проходящего Ip линейно поляризованного света равны половине интенсивности падающего естественного света

Согласно представлениям классической электронной теории образование отраженной волны обусловлено вторичными волнами, которые излучают молекулы осцилляторы среды, отражающей свет.

Волне s-типа соответствуют осцилляторы, оси которых перпендикулярны плоскости падения.

Волне р-типа соответствуют осцилляторы, оси которых лежат в плоскости падения и перпендикулярны направлению преломленного луча.

Так как осцилляторы не могут излучать в направлении оси диполя, то при угле i = iБр отраженный луч перпендикулярен преломленному лучу и, следовательно, оси диполя осцилляторов, генерирующих волны р-типа, будут параллельны отраженному лучу. По этой причине в отраженном луче при i = iБр нет волн р-типа (полностью поляризованный луч).