3. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.

При отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков и отражённый, и преломлённый лучи частично поляризованы (см. рис.6.11 а и 6.11 б). При этом у отражённого луча преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения – плоскости, образованной падающим лучом и нормалью к поверхности раздела двух сред, а у преломлённого – в плоскости падения. При определённом угле падения α=α_Б отражённый свет полностью поляризован, а у преломлённого степень поляризации наибольшая (рис. 6.11 б).

tgα_Б = n , где n- показатель преломления диэлектрика.

Это соотношение - закон Брюстера.

При угле Брюстера α=α_Б

tgα_Б = = n

С другой стороны, из закона преломления следует

= n

α_Б - угол падения, β_Б - угол преломления.

и поэтому:

cosα_Б = sin β_Б ,

α_Б = 90°- β_Б

α_Б + β_Б = 90°

Из рисунка 6.11 б видно, что угол между отражённым и преломлённым лучами AOB = 180° - ( α + β )= 90°.

Когда угол падения равен углу Брюстера, отражённый луч перпендикулярен преломлённому.

Рис.6.11. Поляризация света на границе двух сред (объяснения в тексте).

4. Двойное лучепреломление

В некоторых прозрачных кристаллах по некоторым направлениям луч естественного света раздваивается на лучи поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 6.12).

Рис. 6.12 Двойное лучепреломление (объяснения в тексте).

Один из этих лучей 0 – обыкновенный ординарный, по французски - ordinaire), а другой – е – необыкновенный ( экстраординарный, по французски - extraordinaire)). Обыкновенный луч подчиняется закону преломления - для него отношение синуса угла падения на поверхность кристалла к синусу угла преломления – коэффициент преломления не зависит от угла падения

= n₀ ≠ f (α)

Другой луч – необыкновенный. Для него коэффициент преломления разный по разным направлениям, зависит от угла падения.

= n_e = f (α)

Поэтому при некоторых углах падения получается раздвоение луча. Двойное лучепреломление является следствием анизотропии кристаллов – разных свойств по разным направлениям, в данном случае разными амплитудами вынужденных колебаний электронов кристалла по разным направлениям и разной скоростью распространения взаимно перпендикулярных колебаний – электромагнитных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях и, соответственно, разными показателями преломления.

У некоторых кристаллов (они называются положительными) скорость обыкновенного луча больше скорости обыкновенного ₀ > _e , поэтому n₀ < n_e . А у других – (отрицательных) наоборот: ₀ < _e , n₀ > n_e .

Пример положительного кристалла - кварц: n_о = 1,5442 1,54, n_e = 1,5553 1,55; отрицательного - исландский шпат: n_о = 1,6584 1,66, n_e = 1,4864 1,49;

В кристаллах есть направление, по которому двойного лучепреломления нет, это так называемая оптическая ось кристалла Плоскость, образованная падающим лучом и оптической осью кристалла, называется его главной плоскостью. У обыкновенного луча плоскость поляризации – плоскость колебаний вектора напряжённости электрического поля перпендикулярна главной плоскости, а в необыкновенном луче колеблется в главной плоскости.