Поляризация света. 
Оптика

Естественный, поляризованный свет. Закон Малюса

Обычный, естественный свет излучается случайным образом независимо друг от друга большим множеством возбужденных атомов источника света. Поэтому в естественном свете равновероятны все направления колебаний электрического поля Ё (рис. 3.1).

Рис .3.1.

В естественном свете полностью отсутствует поперечная анизотропия, т. е. он абсолютно не поляризован.

Если каким-либо образом выделить только одно направление плоскости колебаний вектора Ё (приборы, позволяющие это сделать, называются поляризаторами), то получим электромагнитную волну, в которой вектор Ё (соответственно (рис. 3.5), вектор Н) колеблется в одной плоскости. Такой свет, как указывалось ранее, называется плоско поляризованным. При описании поляризованного света пользуются понятием плоскости поляризации (плоскость, в которой колеблется Ё).

На практике часто реализуется промежуточный случай — частично поляризованный свет. Для этого света, так же как и для естественного, существуют все направления колебаний Ё (Н). Если частично поляризованный свет представить как совокупность двух волн, линейно поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях, то интенсивности этих компонентов будут неодинаковы. Интенсивность одной из этих волн будет больше (1_тах), другой — меньше (/_min) (рис. 3.2).

Рис. 3.2.

Количественной характеристикой поляризации света служит степень поляризации

Имеем р = 1, если свет плоско поляризован, р = 0, если естественный, 0 < р < 1 — частично линейно поляризованный.

Как можно экспериментально определить, является ли свет естественным, плоско поляризованным или частично поляризованным? Для этого можно воспользоваться прибором, пропускающим колебания вектора Ё только одного направления, т. е. поляризатором (в этом случае он выполняет роль анализатора). Если плоскость поляризации плоско поляризованного света совпадает с плоскостью анализатора, то весь свет проходит, если же между этими плоскостями имеется угол ф, то через анализатор проходит только проекция амплитуды Е' = = Ecos ф (рис. 3.3).

Рис. 3.3.

Соответственно, интенсивность проходящего через анализатор первоначально плоско поляризованного света будет

I = 1₀ соб²ф (3.2).

— закон Малюса (экспериментально установлен в 1810 г.). Если на анализатор падает естественный свет, то интенсивность проходящего света не будет зависеть от ф, I = 0,5/₀. В случае частично поляризованного света получается промежуточная ситуация (рис. 3.4).

Рис. 3.4.

Как же реализуется поляризация света в поляризаторах? Оказывается, что поляризация света происходит:

• — при отражении и преломлении света на границе раздела двух диэлектриков;
• — двойном лучепреломлении и некоторых других оптических явлениях.