Лекция 3. 3.1. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет

ОПТИКА. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН С ВЕЩЕСТВОМ

3.1. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет.

Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Если из множества элементарных электромагнитных волн выделить одну (любую) волну, то её можно представить в виде колебаний двух взаимно перпендикулярных векторов напряжённостей электрического () и магнитного () полей. Так как электромагнитная волна является поперечной, то оба вектора колеблются в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения луча.

Если заданы направления распространения одного из векторов, например , то направление другого () определяется однозначно. Однако крест векторов и может быть произвольно ориентирован относительно направления распространения луча.

В каждом отдельном случае имеется та или иная ориентация векторов и по отношению к волновой нормали и она (или луч) не является осью симметрии электромагнитных волн. Такая асимметрия характерна для поперечных волн, продольные же волны всегда симметричны по отношению к направлению распространения.

Таким образом, асимметрия относительно луча и является одним из признаков, который отличает поперечную волну от продольной. Этот признак и был использован для экспериментального доказательства поперечности световых волн задолго до того, как была установлена их электромагнитная природа. Для опытного исследования асимметрии можно использовать, очевидно, только систему, которая в свою очередь обладает свойством асимметрии. Такой системой может служить кристалл, атомы которого располагаются в виде пространственной решетки так, что физические свойства кристалла по разным направлениям различны (анизотропия).

Полное объяснение наблюдаемым явлениям можно дать, если сделать следующие два предположения. Во-первых, будем считать, что световые волны поперечны, но в свете, исходящем из источника, нет преимущественного направления колебаний, т.е. все направления колебаний, перпендикулярные к направлению волны представлены в падающем свете.

Во-вторых, примем, что кристалл пропускает лишь волны, один из поперечных векторов которых, например, электрический, имеет слагающую, параллельную оси кристалла. Кристалл, таким образом, выделяет из света со всеми возможными ориентациями вектора ту часть, которая соответствует одному определенному направлению (плоско- или линейно поляризованный свет, Если под влиянием внешних воздействий на свет или внутренних особенностей источника света появляется предпочтительное наиболее вероятное направление колебаний, то такой свет называется частично поляризованным).