Поляризация света

В электромагнитной волне направление колебания векторов и перпендикулярно направлению распространения. Опытным путем установлено, что фотохимическими, тепловыми и другими действиями света при взаимодействии с веществом обладает вектор напряженности электрического поля световой волны, который и называют световым вектором. Поэтому, говоря о световой волне, мы всегда будем иметь в виду электрический вектор. Вектор напряженности магнитного поля выполняет лишь вспомогательную роль.

В источнике света даже весьма малых размеров элементарные процессы излучения света атомами происходят независимым образом, поэтому «оси» микроскопических вибраторов ориентированы хаотически, и обычный свет со всеми возможными ориентациями вектора (следовательно) назовем естественным светом. В естественном свете интенсивность колебаний вектора во всевозможных плоскостях в среднем одинакова, а поэтому проекция этих колебаний дает ниже следующую симметричную картину.

Поляризацией света называется выделение из пучка естественного света лучей с определенной ориентацией электрического вектора.

Луч света, в котором колебания электрического и магнитного векторов происходят в определенных взаимно перпендикулярных плоскостях, называется плоско-поляризованным или линейно-поляризованным. Плоскость, в которой происходят колебания вектора напряженности электрического поля, называется плоскостью колебания. Плоскость, в которой меняется магнитный вектор, называется плоскостью поляризации.

Необходимо отметить, что поляризоваться могут лишь только поперечные колебания. Для анализа явления поляризации света соберем оптическую установку по следующей схеме.

Все приспособления, позволяющие получить плоско­поляризованный свет, называются поляризаторами. Если же эти приспособления служат для обнаружения и анализа поляризованного света, то они называются анализаторами.

В вышеприведенной схеме в качестве поляризатора и анализатора можно взять кристаллы турмалина, выделяющие колебания вектора в плоскости содержащей оптическую ось, которые являются далеко не единственными. Очень многие кристаллы обладают подобными свойствами поляризации света, например, СаСО₃, SiO₂ и другие.

Предполагая, что амплитуда плоско-поляризованного света, падающего на анализатор, составляет с оптической осью анализатора угол, и, учитывая, что интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды, можем записать:

J_e = J COS

Это выражение носит название закона Малюса, который читается так: интенсивность света, прошедшего анализатор J_e, пропорциональна интенсивности падающего света J на анализатор и квадрату косинуса угла между главными сечениями анализатора и поляризатора. Закон Малюса лежит в основе расчета интенсивности света, прошедшего через поляризатор и анализатор во всевозможных поляризационных приборах.

Явление поляризации света имеет место и при отражении или преломлении света на границе двух изотропных диэлектриков.

В природе и технике встречаются вещества, обладающие двойным лучепреломлением, а также оптически активные вещества, поворачивающие плоскость колебания поляризованных лучей на определенный угол, в частности раствор сахара. Перспективной является технология изготовления поляризационных устройств для автомобильной промышленности.