Естественный и поляризованный свет

В электромагнитной волне векторы напряженностей электрического  и магнитного  полей взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно скорости распространения волны, т.е. лучу. Для описания явления поляризации рассматривают поведение вектора , который называется световым вектором. Свет – это суммарное электромагнитное излучение множества атомов, поэтому световая волна характеризуется всевозможными равновероятными колебаниями светового вектора (луч перпендикулярен плоскости рисунка).

Свет с равновероятными ориентациями вектора  называется естественным. Если в результате каких-либо внешних воздействий появляется преимущественное направление колебаний вектора , то это – частично поляризованный свет.

Свет, в котором вектор  колеблется только в одной плоскости, называется плоско поляризованным. Плоскостью колебаний (плоскостью поляризации) называется плоскость, проходящая через направление колебания светового вектора и направление распространения волны.

Плоско поляризованный свет можно получить из естественного при помощи приборов, называемых поляризаторами. Это кристаллические пластинки, которые свободно пропускают колебания, параллельные плоскости поляризатора (определенная плоскость прибора) и полностью задерживают перпендикулярные ей колебания. Анализатором называют второй поляризатор, стоящий после первого и способный вращаться вокруг направления луча. Он используется для анализа уже поляризованного света.

Закон Малюса

Пусть плоско поляризованный свет падает на анализатор, причем колебания вектора  с амплитудой А₀ совершаются в плоскости, образующей угол φ с плоскостью поляризатора (луч и плоскость поляризатора перпендикулярны плоскости рисунка).

Колебания с амплитудой А₀ можно разложить на два колебания: А₁₁ = А₀ cos φ и А_┴ = А₀ sin φ. Первое колебание пройдет через анализатор, а второе будет полностью задержано. Интенсивность прошедшего света пропорциональна квадрату амплитуды (I ~ А²), т.е.  и . Значит из анализатора выйдет свет с интенсивностью  – закон Малюса. В естественном свете все значения угла  равновероятны, поэтому среднее по времени значение . Поэтому при вращении поляризатора вокруг естественного луча интенсивность изменяться не будет и будет все время равна _{естеств}. Поставим на пути естественного света поляризатор и анализатор, плоскости которых составляют угол . Из поляризатора выйдет плоско поляризованный свет с интенсивностью _{естеств}. Согласно закону Малюса из анализатора выходит свет с интенсивностью _{естеств} . При повороте анализатора максимальная интенсивность будет I_{max естеств} при  (поляризаторы параллельны). Минимальная интенсивность будет I_min = = 0 при  (поляризаторы скрещены).