Глава 3.7. Поляризация света

Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны определенной длины которые являются поперечными. Векторы напряженностей электрического и магнитного полей E и Н перпендикулярные между собой перпендикулярны направлению распространения волны. Ориентированное естественное монохроматическое излучение образовано множеством электромагнитных волн у которых векторы E и H колеблются в самых различных направлениях в плоскости перпендикулярной распространению света. Процесс получения в направленном световом излучении световых волн имеющих колебания в строго определенной плоскости называется поляризацией света.Свет может быть полностью поляризованным и частично поляризованным. Частично поляризованным называется свет в котором преимущественно одно направление колебаний а другие являются частичными.

Плоскость перпендикулярная плоскости вектора Е называется плоскостью поляризации. При описании состояния поляризации достаточно использовать только вектор Е.

Поляризация света происходит при прохождении света через некоторые вещества при отражении и преломлении на границах раздела сред. Она возникает только в оптически анизотропных средах таких как турмалин исландский шпат и др.

В качестве примера рассмотрим прохождение света через две пластины из турмалина. Каждая из пластин в отдельности прозрачна для света. Если же его пропустить через пластины установленные друг за другом то интенсивность проходящего света будет меняться в зависимости от взаимного положения оптических осей кристаллов. При вращении одной из пластин наибольшая интенсивность проходящего света наблюдается в том случае когда оптические оси кристаллов параллельны. Затем его интенсивность уменьшается и в положении когда оптические оси будут перпендикулярны свет не проходит. Следовательно пластина турмалина естественный свет поляризует пропуская только то излучение у которого колебания вектора Е совершаются лишь в плоскости параллельной оси кристалла и не пропуская излучение с колебаниями в плоскости перпендикулярной к ней.

Устройство предназначенное для получения поляризованного света называется поляризатором. Устройство с помощью которого определяется поляризация света называется анализатором.

Для получения поляризованного света широко применяются специальные пленки с нанесенными на их поверхность кристаллами герапатита оси которых строго ориентированы. (Герапатит - соединение йода с хинином.) Такие пленки-поляризаторы называются поляроидами.

 

При отражении света от полированной поверхности стекла или иного диэлектрика а также при преломлении на поверхностях раздела сред происходит его частичная поляризация. Степень поляризации света зависит от угла падения e и показателя преломления вещества п. При определенных значениях угла падения происходит полная поляризация отраженного света. Эта зависимость выражается законом Брюстера. tge = n а угол e называется углом полной поляризации или углом Брюстера.

Таким образом простейшим поляризатором является полированная поверхность стеклянной пластины. Свет отраженный от полированной поверхности частично поляризован в плоскости падения (рис. 9).

При преломлении поляризация света составляет всего около 15-17%. Для получения полной поляризации света плоскопараллельные пластины соединяются в стопу из 8-10 штук. Свет преломленный на границе оптических сред линейно поляризован в плоскости падения лучей и ориентирован перпендикулярно плоскости колебания отраженных лучей.

На явлении поляризации основан принцип действия разнообразных оптических приборов называемых поляризационными.

Поляризационные приборы применяются для научных исследований кристаллохимической и магнитной структуры твердых тел структуры кристаллов упругих напряжений в конструкциях при диагностике плазмы в технике для плавной регулировки интенсивности светового пучка для создания светофильтров и модуляторов излучения как составных элементов оптической связи определения концентрации растворов и других целей.