Поляризация света. Свет ествественный и поляризованный.

В поперечной волне колебания (в механической — частиц вещест­ва, а в электромагнитной — векторов напряженности поля) могут про­исходить в любых направлениях, лежащих в плоскости, перпендику­лярной направлению распространения волны.

Рис.1.

Если направления колебаний при этом беспорядочно меняются, но амплитуды их во всех направлениях одинаковы (рис.1, а), то такая волна называется естественной. Если колебания происходят только в од­ном постоянном направлении, то такая волна называется линейно поляризованной (слово «линейно» может опускаться).

Если колебания происходят в различных направ­лениях, но в определенных направлениях амплитуды колебаний больше, чем в других (рис.1, б) то такая волна называется частично поляризованной. В естественных условиях могут встречать­ся все виды волн. Искусственную поляриза­цию волны можно осуществить, пропуская ее через особое устройство (зависящее от при­роды волны), называемое поляризатором волны. Для волны на упругом шнуре поляризатором может служить щель между двумя параллельными плоскостя­ми (рис. 2). Если в начальной точке шнура возбуждать колебания в различных направле­ниях, то после щели они будут происходить только в плоскости, совпадающей с плоскостью щели. Если щель повернуть на некоторый угол вокруг оси, совпадающей с направлением шнура, то на соответствующий угол повернется и плоскость колебаний, щель поляризует волну в своей плоскости.

Поставим на пути поляризованной волны вторую щель. Если пло­скости щелей совпадают (рис. 2, а), то колебания будут проходить через вторую щель без изменения амплитуды.

Если вторую щель повернуть на некоторый угол α, то соответст­венно изменится и положение плоскости, в которой происходят колеба­ния, причем как мгновенные значения смещения, так и амплитуда А колебаний уменьшатся (рис, 2,6) по cooтношению , где - амплитуда

колебания перед щелью.

 

При повороте второй щели на углы от 0 до 90⁰ амплитуда колеба­ний, прошедших через щель, изменяется от максимальной величины до нуля (рис. 259, б). Поэтому, вращая вторую щель вокруг оси, сов­падающей с направлением распространения волны, можно по изме­нению амплитуды колебаний определить положение в пространстве плоскости колебания поляризованной волны. В связи с этим вторая щель называется анализатором волны.

При поляризации света вектор Е напряженности электрической составляющей по­ля называют световым вектором волны, а плоскость его колеба­ний — плоскостью колебаний волны.

Можно считать, что в единич­ном акте излучения электрон в атоме испускает плоскополяри-зованную световую волну, т. е. волну, в которой колебания све­тового вектора происходят в одной плоскости. Поскольку один акт излучении продолжается в течение 10^-8 с, при этом образуется группа волн протяженно около 3м. Затем атом излучает новую группу волн, направление и фаза светового вектора которой не связаны спредыдущей группой.

Световая волна, излучаемая телом в целом, образуется в резуль­тате сложении волн, излучаемых множеством атомов с различной и беспорядочно меняющейся, по времени ориентировкой световых век­торов. Cooтветственно меняется и направление светового вектора ре­зультирующей волны. При этом все направления для светового вектора равноценны, т. е. волна является естественной, или неполяризованной. Все естественные источники света излучают неполяризованный свет.

Опыт показывает, что линейная поляризация естественного света, особенно частичная, происходит при его отражении, преломлении и рассеянии. Это связано с тем, что вторичные волны, излучаемые ато­мами вещества под влиянием падающей волны, подобно микро-вибратору, излучают свет по различным направлениям неравномерно. Поэтому при образовании отраженной или преломлен­ной (и особенно рассеянной) волны амплитуды колебаний в ней в опре­деленных направлениях имеют наибольшую, а в других значительно меньшую величину. Таким образом, поляризованный свет — явление весьма распространенное, однако мы этого не замечаем, так как наш глаз не отличает поляризованный свет от естественного. Поэтому все наблюдения, связанные с поляризацией света, производятся с помощью соответствующих приборов.