Поляризація світла. Природне та поляризоване світло. Ступінь поляризації. Закон Малюса. Поляризація при відбиванні та заломленні

    Поляризованим називається світло, в якому напрями коливань світлового вектора впорядковані будь-яким чином. В природному світлі коливання різних напрямків швидко та безладно змінюють одне одне. Напруженість електричних коливань хаотично змінюється за напрямком, отже при розкладанні на взаємно перпендикулярні складові кут φ буде хаотично змінюватися. Природне світло можна уявити як результат накладання двох некогерентних електромагнітних хвиль, поляризованих у взаємно перпендикулярних площинах. Якщо світлові хвилі Е_х та Е_у когерентні з різницею фаз нуль або π, то      і хвиля буде плоскополяризованою.

Площину, в якій здійснює коливання світловий вектор в в поляризованій хвилі називають площиною коливань. Перпендикулярна їй площина називається площиною поляризації.

Прилади, за допомогою яких можна отримати поляризоване світло, називають поляризаторами. Такі прилади вільно пропускають коливання паралельні площині, яку називають площиною поляризатора, і затримують всі інші коливання. Якщо частина останніх пройде через поляризатор, його називають недосконалим, а світло – частково поляризованим. При проходженні частково поляризованого світла через поляризатор, то при обертанні його вздовж напряму променів інтенсивність світла буде змінюватися. Відношення                називають ступунем поляризації. Для плоскополяризованого світла Р=1, для природного неполяризованого світла Р=0.

Нехай на поляризатор падає плоскополяризоване світло амплітудою А₀ та інтенсивністю І₀. Крізь прилад пройде складова коливань з амплітудою

, де φ – кут між площиною коливань падаючого світла та площиною поляризатора. Інтенсивність світла, що пройде через поляризатор, визначається за законом Малюса:       

Якщо на шляху природного світла помістити два поляризатори, площини яких утворюють кут φ, з першого поляризатора вийде світло, інтенсивність якого зменшиться вдвічі, а з другого (за законом Малюса) – світло, з інтенсивністю                .

    У випадку потрапляння на границю розділу двох діелектриків під кутом, відмінним від нуля, відбитий та заломлений промені виявляються частково поляризованими. Ступінь поляризації залежить від кута падіння.

Кут падіння, при якому відбитий промінь буде повністю поляризованим, називається кутом Брюстера θ_Бр. Він визначається законом Брюстера: тангенс кута Брюстера дорівнює показнику заломлення другого середовища відносно першого:       

Якщо світло падає під кутом Брюстера, то відбитий і заломлений промені взаємно перпендикулярні.