Поляризация световой волны при отражении и преломлении от границы раздела прозрачных сред. Закон Брюстера.

Поляризация света при отражении и преломлении от границы раздела двух сред. Закон Брюстера При падении естественного света на границу раздела двух изотропных диэлектриков часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде. Установлено, что отраженный и преломленный лучи частично поляризованы: при вращении анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усиливается и ослабевает (полного гашения не наблюдается!). Эти опыты впервые проведены Малюсом (1810). Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения (на рис. 34 обозначены точками), в преломленном – колебания, параллельные плоскости падения (на рис. изображены стрелками). Степень поляризации отраженного и преломленного света зависит от угла падения естественного света на границу раздела изотропных диэлектриков и показателя преломления. Брюстер (1815) установил закон, согласно которому при угле падения iB (угол Брюстера), определяемым соотношением tgib=n2/n1 (n2/n1 – показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является плоскополяризованным (содержит только колебания, перпендикулярные плоскости падения) (рис. 35). Преломленный же луч при угле падения iB поляризуется частично. Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны., (i2 – угол преломления), откуда cos iB = sin i2. Следовательно, iB + i2 = π/2, но i'B = iB (закон отражения), поэтому i'B + i2 = π/2. Степень поляризации преломленного света может быть значительно повышена путем многократного преломления при условии падения света каждый раз на границу раздела под углом Брюстера. Если, например, для стекла (п =1,53) степень поляризации преломленного луча составляет ≈ 15%, то после преломления на 8 – 10 установленных подряд стеклянных пластинах вышедший из такой системы свет будет практически полностью поляризованным. Такая совокупность пластинок называется стопой Столетова.

БРЮСТЕРА ЗАКОН - соотношение между показателем преломления n диэлектрика и таким углом падения на него естественного (неполяризованного) света, при к-ром отражённый от поверхности диэлектрика свет полностью поляризован. При этом отражается только компонента электрич. вектора световой волны, перпендикулярная плоскости падения, т. е. параллельная поверхности раздела; компонента , лежащая в плоскости падения, не отражается, а преломляется (рис.). Это происходит при условии . Угол наз. углом Брюстера. Поскольку в силу закона преломления , где - угол преломления, то из Б. з. следует , т. е. угол между отражённым и преломлённым лучами составляет 90°. Б. з. установлен Д. Брюстером (D. Brewster) в 1815.

Б. з. можно получить из Френеля формул для прохождения света через границу двух диэлектриков.

Простейшее физ. истолкование Б. з. состоит в следующем: электрич. поле падающей волны вызывает в диэлектрике колебания электронов, направление к-рых совпадает с направлением электрич. вектора преломлённой волны Е _прел. Эти колебания возбуждают на поверхности раздела отражённую волну E _отр, распространяющуюся от диэлектрика. Но линейно колеблющийся электрон не излучает энергии в направлении своих колебаний. А поскольку при выполнении Б. з. отражённый луч перпендикулярен преломлённому, то отражён ная волна для колебаний в плоскости падения не получает никакой энергии. T. о., в отражённой волне колебания электрич. поля (E_s)_отр происходят только в плоскости, перпендикулярной плоскости падения.

Если среда, на к-рую падает свет, поглощающая, то ни при каком угле падения не достигается полная поляризация света. Б. з. выполняется недостаточно строго из-за существования очень тонкого переходного слоя на отражающей поверхности раздела двух сред, в к-ром дипольные моменты молекул ориентированы иначе, чем внутри диэлектрика. Измерение деполяризации света, отражённого при, используется для изучения свойств тонких плёнок.