Формулы френеля

Определяют амплитуды и интенсивности преломлённой и отражённой электромагнитной волны при прохождении через плоскую границу раздела двух сред с разными показателями преломления.

s-Поляризация — это поляризация света, для которой напряжённость электрического поля электромагнитной волны перпендикулярна плоскости падения.

где — угол падения, — угол преломления, — магнитная проницаемость среды, из которой падает волна, — магнитная проницаемость среды, в которую волна проходит, P — амплитуда волны, которая падает на границу раздела, Q — амплитуда отражённой волны, S — амплитуда преломлённой волны. В оптическом диапазоне частот μ = 1 с хорошей точностью и выражения упрощаются до указанных после стрелок.

p-Поляризация — поляризация света, для которой вектор напряжённости электрического поля лежит в плоскости падения.

где P, Q и S — амплитуды волны, которая падает на границу раздела, отражённой волны и преломлённой волны, соответственно, а выражения после стрелок вновь соответствуют случаю = .

ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ — эффект расщепления в анизотропных средах луча света на две составляющие. ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ КРИСТАЛЫ — одноосные кристаллы, в которых скорость распространения обыкновенного луча света меньше, чем скорость распространения необыкновенного луча. ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ КРИСТАЛЫ — одноосные кристаллы, в которых скорость распространения обыкновенного луча света больше, чем скорость распространения необыкновенного луча. ПОСТРОЕНИЕ ГЮЙГЕНСА

Каждая точка, до которой доходит световое возбуждение, может рассматриваться как центр соответствующих вторичных волн. Для определения волнового фронта распространяющейся волны в последующие моменты времени следует построить огибающую этих вторичных волн.

За время, в течение которого правый край фронта AB достигает точки D на поверхности кристалла, вокруг каждой из точек на поверхности кристалла между A и D возникают две волновые поверхности - сферическая и эллипсоидальная. Для нахождения фронтов обыкновенной и необыкновенной волн проводим касательные к сфере и эллипсоиду. Линии, соединяющие точку A с точками касания сферической и эллипсоидальной поверхностей с этими касательными дают соответственно необыкновенный и обыкновенный лучи. Так как главное сечение кристалла в данном случае совпадает с плоскостью рисунка, то электрический вектор колеблется перпендикулярно

этой плоскости, а электрический вектор необыкновенного луча колеблется в плоскости рисунка. Из построения можно сделать очевидные заключения: 1) В кристалле происходит двойное лучепреломление. Построения Гюйгенса позволяет определить направления распространения обыкновенного и необыкновенного лучей. 2) Направление необыкновенного луча и направление нормали к соответствующему волновому фронту не совпадают.

Получение и анализ поляризованного света

Для получения поляризованного света естественное излучение какого-либо источника пропускают через поляризатор. Действие поляризатора состоит в том, что он разделяет первоначальный пучок на две компоненты со взаимно перпендикулярными направлениями поляризации, пропускает одну компоненту и поглощает или отклоняет другую.

Устройства, служащие для анализа степени поляризации света, называются анализаторами. В качестве анализаторов используются те же приспособления, что и для поляризации света.

СТЕПЕНЬЮ ПОЛЯРИЗАЦИИ называется величина P= , где и - соответственно максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ОПТИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ

Оптически изотропные вещества становятся оптически анизотропными под действием: 1) одностороннего сжатия или растяжения (кристаллы кубической системы, стекла и др.); 2) электрического поля (эффект Керра, жидкости, аморфные тела, газы); 3) магнитного поля (жидкости, стекла, коллоиды). В перечисленных случаях вещество приобретает свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением деформации, электрического или магнитного полей.

ЭФФЕКТ КЕРРА

— оптическая анизотропия веществ под действием электрического поля — объясняется различной поляризуемостью молекул жидкости по разным направлениям. Это явление практически безынерционно, т. е. время перехода вещества из изотропного состояния в анизотропное при включении поля (и обратно) составляет приблизительно с. Поэтому ячейка Керра служит идеальным световым затвором и применяется в быстропротекающих процессах (звукозапись, воспроизводство звука, скоростная фото- и киносъемка, изучение скорости распространения света и т. д.), в оптической локации, в оптической телефонии и т. д.

Естественной оптической активностью называется способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через нее линейно поляризованного света. Такие среды получили название оптически активных.

Искусственная (наведенная) оптическая активность возникает в магнитном поле (эффект Фарадея). Знак вращения в эффекте Фарадея зависит как от магнитных свойств среды, так и от того, вдоль поля или против него распространяется излучение. Это связано с особым характером магнитного поля. Если линейно-поляризованный свет, прошедший через слой вещества с естественной оптической активностью, отражается и проходит через тот же слой в обратном направлении, восстанавливается исходная поляризация, тогда как в среде с наведённой оптической активностью в аналогичном опыте угол поворота удвоится.