Поляризованный свет. Плоскополяризованный свет, свет, поляризованный по кругу и эллипсу.

В электромагнитной волне, распространяющейся в свободном пространстве, векторы напряженности электрического (Ē) и магнитного (Н) полей взаимно перпендикулярны, изменяются синхронно (см. рис.1) и их величины связаны соотношением:

        (1)

где ε₀ и μ₀ ^- соответственно электрическая и магнитная постоянные.

Поэтому в световой электромагнитной волне достаточно знать поведение.лишь одного из векторов. Обычно для этой цели выбирают вектор Ē.

В естественном свете имеются колебания вектора Ē волны, совершающиеся в различных направлениях, перпендикулярных к лучу. Свет, в котором направления колебаний вектора Ē упорядочены каким либо образом, называется поляризованным.

Поляризация света - это физическая характеристика оптического излучения, описывающая неэквивалентность различных направлений колебаний вектора Ē волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу.

Волна называется линейно поляризованной (или иначе плоско поляризованной), если в процессе распространения волны вектор Ē лежит в одной плоскости, параллельной направлению распространения волны.

Плоскостью поляризации называется плоскость, проходящая через направление колебаний электрического вектора Ē линейно поляризованной световой волны и направление распространения этой волны (плоскость PР1, см. рис.2а). Плоско поляризованную волну излучает, например, отдельный атом.

Волна называется поляризованной по кругу (или волной с циркулярной поляризацией), если конец вектора Ē описывает в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, окружность.

При вращении конца вектора Ē по часовой стрелке говорят о правой круговой поляризации волны, а при вращении против часовой стрелки, соответственно, о левой круговой поляризации. Если конец вектора Ē описывает в пространстве эллипс, то тогда говорят о эллиптически поляризованной волне.

 

Получение поляризованного света. Прохождение света через поляризатор. Закон Малюса.

 

Для экспериментального анализа поляризации света используют поляризаторы. Поэтому кратко рассмотрим их принцип действия. Поляризатор представляет собой устройство для получения линейно поляризованного света. Действие поляризаторов основано на том, что они пропускают световые колебания лишь в определенной плоскости, которая проходит через ось поляризатора.

 

Рис.4. Прохождение линейно поляризованного света через поляризатор. РР' - ось поляризатора.

 

Линейно поляризованная волна, падающая на поляризатор, может быть разложена на две взаимно перпендикулярные составляющие: Е|| - параллельную оси поляризатора, и Е┴ - перпендикулярную этой оси (см. рис. 4).

Составляющая E ┴, перпендикулярная плоскости РР', поглотиться поляризатором, а составляющая Е|| пройдет через поляризатор..Поэтому амплитуда волны, прошедшей через поляризатор, будет равна Е = Ео·соsφ, (10) где φ - угол между направлением колебаний вектора напряженности электрического поля падающей на поляризатор волны и плоскостью поляризатора.

Интенсивность световой волны пропорциональна квадрату амплитуды напряженности, поэтому интенсивность света прошедшего через поляризатор будет равна: ι = ιo·cos²φ, (11)

где ιo - интенсивность, падающего на поляризатор линейно поляризованного света. Соотношение (11) носит название закона Малюса и формулируется следующим образом:

Интенсивность света, прошедшего через поляризатор пропорциональна интенсивности линейно поляризованного света, падающего на поляризатор и квадрату косинуса угла между плоскостью поляризации падающего света и плоскостью поляризатора.

При падении на поляризатор естественного света, как следует из формулы (7), интенсивность любых двух взаимно перпендикулярных составляющих всегда будут равны друг другу. Т.е. при любом положении поляризатора ι ║ = ι┴  (12)

Следовательно, интенсивность естественного света, прошедшего через поляризатор, всегда будет равна ι = ι₀/2, (13)

где ιo - интенсивность естественного света, падающего на поляризатор.