Поляризация света, угол Брюстера, прохождение света через кристалл турмалина. Вывод закона Малюса, полное внутренне отражение

Следствием теории Максвелла является поперечтюетъ световых волн: векторы напряженостей электрического и магнитного полей. Волны взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости v распространения волны. Обычно все

рассуждения ведутся относительно светового вектора — вектора напряженности Е электрического ноля (это обусловлено тем, что при действии света на вещество основное зна-

чение имеет электрическая составляющая поля волны, действующая на электроны в атомах вещества). Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы же излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, характеризуется всевозможными равновероятным колебаниями светового вектора.каждого из атомов. Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора Е (и, следовательно, Н) называется естественным.

Свет, в котором направления колебаний светового вектора каким-то образом упорядочены, называется поляризованным. Так, если в результате каких-либо внешних воздействий появ-

ляется преимущественное (но не исключительное!) направление колебаний вектора Е, то имеемдело с частично поляризованным светом. Свет, в котором вектор Е колеблется только в одном направлепии, перпендикулярном лучу называется плоскополяризованым.

Плоскость, проходящая через направление колебаний светового вектора плоскополяризованной волны и направление распространения этой волны, называется плоскостью поляризации.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков, то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде. Устанавливая на

пути отраженного и преломленного лучей анализатор (турмалин), убеждаемся в том, что отраженный и преломленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усиливается и ослабевает (полного гашения не наблюдается!). Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, в преломленном — колебания, параллельные плоскости падения.

Степень поляризации (степень выделения световых волн с определенной ориентаций электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления. Брюстер установил закон, согласно которому при угле падения i (угол Брюстера), определяемого соотношением

tg(i)=n₂₁

(n₂₁ — показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является плоскополяризованным (содержит только колебания, перпендикулярные плоскости падения). Преломленный же луч при угле падения I поляризуется максимально, но не полностью.

Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны

Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.

Лучи падают из зоны более плотной среды с коэффициентом преломления n1 на границу с менее плотной средой с коэффициентом преломления n2. Красный луч падает под углом
ф1< Ac=θc, то есть на границе сред он раздваивается— частично преломляется и частично отражается. Часть луча преломляется под углом ф2. Зелёный луч падает и полностью отражается θ>Ac= θc