Поляризация света. Поляроиды. Закон Малюса. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера

Поляриза́ция волн — характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

В продольной волне поляризация возникнуть не может, так как направление колебаний в этом типе волн всегда совпадают с направлением распространения.[1]

Поперечная волна характеризуется двумя направлениями: волновым вектором и вектором амплитуды, всегда перпендикулярным к волновому вектору. Так что в трёхмерном пространстве имеется ещё одна степень свободы — вращение вокруг волнового вектора.

Причиной возникновения поляризации волн может быть:

несимметричная генерация волн в источнике возмущения;

анизотропность среды распространения волн;

преломление и отражение на границе двух сред.

Зависимость мгновенных потенциалов при круговой поляризации

В общем случае для гармонических волн конец волнового вектора описывает в плоскости, поперечной направлению распространения волны, эллипс, и такая поляризация называется эллиптической. Важными частными случаями являются линейная поляризация, при которой колебания возмущения происходят в какой-то одной плоскости, в таком случае говорят о «плоско-поляризованной волне», и круговая или циркулярная поляризация, при которой конец вектора амплитуды описывает окружность в плоскости колебаний, круговая поляризация в зависимости от направления вращения вектора может быть правой или левой.

ПОЛЯРОИДЫ, прозрачные пленки (полимерные, монокристаллические и др.), преобразующие неполяризованный свет в линейно поляризованный, т.к. пропускают свет только одного направления поляризации. Это свойство широко используется для ослабления интенсивности света в солнцезащитных очках переменной плотности, в автомобильных фарах, в фотографии для устранения бликов и т.п. Поляроиды изобретены американским ученым Э. Лэндом в 1932.

Получить поляризованный свет можно путем отражения.

Когда свет падает на неметаллическую поверхность под любым углом, кроме прямого, отраженный луч оказывается частично плоскополяризованным.

Направим на отражающую поверхность ХХ естественный луч SO. На пути отраженного луча ОК поставим поляроид D, пройдя через кот., луч будет освещать экран К.

При повороте поляроида интенсивность освещения экрана станет изменяться. Это значит, что отраженный луч был частично поляризован. Степень поляризации луча зависит от его угла падения. При изменении луча от 0 до 90 градусов степень поляризации луча сначала возрастет, в некоторой точке достигнет максимума- став вполне поляризованным, а потом начнет убывать.

Угол падения, при котором отраженный луч становится поляризованным, называется углом полной поляризации, а его тангенс равен показателю преломления отражающей среды, т.е.

Оказалось, что отраженный луч всегда поляризуется в плоскости падения, т.е. колебания вектора Е происходят в плоскости перпендикулярной плоскости падения.

Преломленный луч достигает максимального уровня поляризации при угле падения луча, для этого этот луч надо пропустить через стопу пластинок (Столентова). Преломленный луч поляризуется в плоскости перпендикулярной плоскости падения.

Закон Брюстера: Отраженный свет полностью линейно поляризован при угле падения a Бр, удовлетворяющем условию

tga Бр=n2/n1 (7)

При этом преломленный свет поляризован не полностью и угол между отраженным и преломленным лучами равен 90