2018-02-13
406
Свет представляет собой электромагнитные волны. График электромагнитной волны представлен на рис. 1, а ее уравнение имеет вид
(1)
где Е и Н - напряженности электрического и магнитного полей.
Плоскость, проходящая через вектор 
и направление распространения волны x, называется плоскостью колебаний.
Плоскость, проходящая через направление распространения волны и вектор 
, называется плоскостью поляризации
Опыт показывают, что в основном все действия света: химическое, биологическое и др. обусловлены электрической составляющей световой волны. Поэтому в дальнейшем будем говорить только о плоскости колебаний вектора , подразумевая, что плоскость поляризации всегда неразрывно с ней связана и всегда перпендикулярна ей.
Свет, в котором колебания вектора совершаются в строго определенном направлении, называется плоскополяризованным светом.
Свет, в котором вектор имеет всевозможные направления колебаний, причем ни одно из этих направлений не является преимущественным, называется естественным светом.
|
|
|
Рис. 2. График электромагнитной волны: а) условное изображение естественного (неполяризованного) луча; б) условное изображение плоскополяризованного луча.
На рис, 2 схематично показаны направления колебаний вектора для естественного (а) и плоскополяризованного (б) света. При этом верхние рисунки изображают луч, направленный перпендикулярно плоскости рисунка, а стрелки указывают направление колебаний вектора . На нижних рисунках показаны условные обозначения соответствующих лучей.
Каждый атом излучает плоскополяризованную волну, но так как любой источник представляет совокупность множества атомов, каждый из которых излучает волну с некоторой произвольной ориентацией вектора , то все источники излучают свет естественный.
Для получения плоскополяризованного света служат специальные устройства, называемые поляризаторами. Основное свойство этих устройств заключается в том, что из всей совокупности волн с различно ориентированными плоскостями колебаний они пропускают лишь те, плоскости колебаний которых совпадают с направлением оптической оси поляризатора.
Закон Малюса
Рассмотрим прохождение света через два поляризационных устройства (рис.3). Пройдя через первое поляризационное устройство Р (поляризатор), свет становится плоскополяризованным. Второе поляризационное устройство А (анализатор) может пропустить только те колебания, которые совпадают с направлением его оптической оси. Если оптические оси поляризатора и анализатора совпадают, то интенсивность проходящего света будет максимальной. Если оптические оси составляют между собой угол 90º, то интенсивность проходящего света будет равна нулю. Такое положение поляризатора и анализатора называется скрещенным.
|
|
|
В том случае, когда оптические оси поляризатора и анализатора составляют между собой некоторый угол j, интенсивность проходящего света будет принимать промежуточное значение. Найдем зависимость интенсивности света, вышедшего из анализатора, от угла j.
Пусть Ер (рис. 4) — амплитуда световой волны, прошедшей через поляризатор Р. Амплитуду Ер можно разложить на две составляющие ЕА и Е^ первая из которых совпадает с направлением оптической оси анализатора, а вторая перпендикулярна ей. Составляющая световой волны с амплитудой ЕА пройдет через анализатор, а составляющая с амплитудой Е^ будет задержана анализатором.
 |
Рис. 3. Прохождение света через поляризатор и анализатор.
Из векторной диаграммы на рис. 4 следует, что амплитуда световых колебаний, выходящих из анализатора, равна
(2)
Так как интенсивность колебаний пропорциональна квадрату амплитуды (I~E2), то из выражения (2) в квадрат получим
(3)
Это выражение носит название закона Малюса, где IP — интенсивность плоскополяризованного света, вышедшего из поляризатора и падающего на анализатор; IA — интенсивность света, вышедшего из анализатора; j — угол между оптическими осями поляризатора и анализатора.
Рис. 4. Векторная диаграмма, поясняющая закон Малюса.
Таким образом, при вращении анализатора вокруг луча освещенность поля зрения будет изменяться от максимума (при j =0) до нуля (при j=90°).
