Поперечность световых волн, поляризация света. 
Электромагнитная теория света

В перечисленных случаях вещество приобретает свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением деформации, электрического или магнитного полей соответственно указанным выше воздействиям.

Эффект Керра — оптическая анизотропия веществ под действием электрического поля — объясняется различной поляризуемостью молекул жидкости по разным направлениям. Это явление практически безынерционно, т. е. время перехода вещества из изотропного состояния в анизотропное при включении поля (и обратно) составляет приблизительно 10−10 с, поэтому ячейка Керра служит идеальным световым затвором.

Вращение плоскости поляризации Некоторые вещества (например, из твердых тел — кварц, сахар, киноварь, из жидкостей — водный раствор сахара, винная кислота, скипидар), называемые оптически активными, обладают способностью вращать плоскость поляризации. Опытным путем доказано, что оптически активные в жидком состоянии вещества обладают таким же свойством и в кристаллическом состоянии. Однако, если вещества активны в кристаллическом состоянии, то не всегда активны в жидком (например, расплавленный кварц). Следовательно, оптическая активность обусловливается как строением молекул вещества (их асимметрией), так и особенностями расположения частиц в кристаллической решетке.

Вращение плоскости поляризации можно наблюдать на следующем опыте (рис. 5). Если между скрещенными поляризатором Р и анализатором А, дающими темное поле зрения, поместить оптически активное вещество (например, кювету с раствором сахара), то поле зрения анализатора просветляется. При повороте анализатора на некоторый угол можно вновь получить темное поле зрения. Угол (и есть угол, на который оптически активное вещество поворачивает плоскость поляризации света, прошедшего через поляризатор. Так как поворотом анализатора можно получить темное поле зрения, то свет, прошедший через оптически активное вещество, является плоскополяризованным.

Рис.5

Опыт показывает, что угол поворота плоскости поляризации для оптически активных кристаллов и чистых жидкостей:

для оптически активных растворов:

где: d — расстояние, пройденное светом в оптически активном веществе,

[] - так называемое удельное вращение, численно равное углу поворота плоскости поляризации света слоем оптически активного вещества единичной толщины (единичной концентрации — для растворов),

С — массовая концентрация оптически активного вещества в растворе, кг/м3. Удельное вращение зависит от природы вещества, температуры и длины волны света в вакууме.

Оптически активные вещества в зависимости от направления вращения плоскости поляризации разделяются на правои левовращающие. В первом случае плоскость поляризации, если смотреть навстречу лучу, вращается вправо (по часовой стрелке), во втором — влево (против часовой стрелки). Вращение плоскости поляризации объяснено О. Френелем (1817 г.). Согласно теории Френеля, скорость распространения света в оптически активных веществах различна для лучей, поляризованных по кругу вправо и влево.

Впоследствии М. Фарадеем было обнаружено вращение плоскости поляризации в оптически неактивных телах, возникающее под действием магнитного поля. Это явление получило название эффекта Фарадея (или магнитного вращения плоскости поляризации). Оно имело огромное значение для науки, так как было первым явлением, в котором обнаружилась связь между оптическими и электромагнитными процессами.

Заключение

Открытие Малюсом явления поляризации света и дальнейшее его изучение в XIX—XX вв.еках имеет большое практическое значение для жизни человека. Многие свойства поляризации используются в современной жизни. Поляроиды применяются, например, для защиты от ослепляющего действия солнечных лучей и фар встречного автотранспорта. Ячейка Керра служит идеальным световым затвором и применяется в быстро протекающих процессах (звукозапись, воспроизводство звука, скоростная фото и киносъемка, изучение скорости распространения света и т. д.), в оптической локации, в оптической телефонии и т. д.

Разные кристаллы создают различное по значению и направлению двойное лучепреломление, поэтому, пропуская через них поляризованный свет и измеряя изменение его интенсивности после прохождения кристаллов, можно определить их оптические характеристики и производить минералогический анализ. Для этой цели используются поляризационные микроскопы.

Искусственная анизотропия под действием механических воздействий позволяет исследовать напряжения, возникающие в прозрачных телах. В данном случае о степени деформации отдельных участков изделия (например, остаточных деформаций в стекле при закалке) судят по распределению в нем окраски. Так как применяемые обычно в технике материалы (металлы) непрозрачны, то исследование напряжений производят на прозрачных моделях, а потом делают соответствующий пересчет на проектируемую конструкцию.

Явление вращения плоскости поляризации лежат в основе точного метода определения концентрации растворов оптически активных веществ, называемого поляриметрией (сахарометрией).

И.В. Савельев Курс общей физики, том 2, Москва, 1982 год А. А. Детлаф, Б. М. Яворский, Курс физики, Москва, 2003 год Т. И. Трофимова, Курс физики, Москва, 2001 год под ред. Ландсберга Г. С, Элементарный учебник физики, часть 3, Москва, 1985