Краткие сведения из теории

Термин "поляризация света" был введен в науку Ньютоном для характеристики "полярности" светового луча, т.е. направлений преимущественного действия светового луча в плоскости, перпендикулярной направлению его распространения. С точки зрения электромагнитной теории поляризация света обусловлена поперечностью электромагнитных волн и отражает наличие у световых волн поперечной анизотропии, т. е. неэквивалентности направлений, в которых происходят колебания электрического (E) и магнитного (B) полей. Обычный, естественный свет представляет собой совокупность большого множества цугов волн, испускаемых возбужденными атомами макроскопического источника. Так как колебания поля в разных цугах естественного света абсолютно не согласованы, в естественном свете равноправны любые направления колебаний. Поэтому естественный свет абсолютно не поляризован, у него полностью отсутствует поперечная анизотропия.

"Полярность действия", света проявляется, когда колебания электрического поля, Е (а значит и магнитного поля, H) каким-либо образом упорядочены. Свет, в котором колебания электрического поля (Е) происходят в одном направлении, называется линейно или плоско поляризованным (Рис.1).

Для удобства анализа взаимодействия света с веществом луч света обычно представляют как совокупность двух линейно поляризованных компонент с взаимно перпендикулярными колебаниями. На рис.2 приведены примеры различных поляризационных состояний светового луча при различных разностях фаз между взаимно перпендикулярными компонентами. Сдвиг по фазе между этими компонентами для естественного света непрерывно меняется, т. е. относительно друг друга они абсолютно не когерентны (Рис.2а). Если сдвиг по фазе δφ между взаимно перпендикулярными компонентами  остается постоянным во времени, свет будет полностью поляризован, в общем случае эллиптически: проекция траектории конца вектора на плоскость, перпендикулярную направлению распространения луча, в этом случае описывает эллипс. Форма и ориентация осей эллипса колебаний в пространстве зависят от соотношения амплитуд колебаний и величины сдвига по фазе взаимно перпендикулярных компонент (Рис.2 в, д). При δφ=±κπ эллипс колебаний вырождается в прямую линию (вспомните фигуры Лиссажу), а эллиптически поляризованный свет - в линейно поляризованный (Рис.2 б,е). При  и равных амплитудах взаимно перпендикулярных компонент световая волна - циркулярно поляризована (Рис.2г).

Если сдвиг по фазе изменяется, но обнаруживает некоторые преимущественные значения, свет будет частично поляризован (Рис.2ж).