Поляризація світла

Розглянемо класичні досліди з турмаліном (рис.18). Спрямуємо природне світло перпендикулярно до пластини турмаліну Т1, яка була вирізана паралельно осі ОО´ (напрямок у кристалі, відносно якого атоми кристалічної решітки розташовані симетрично).Обертаючи кристал Т1 навколо напрямку променя, ніяких змін інтенсивності світла після проходження крізь турмалін не спостерігаємо.

Рис.18Якщо на шляху променя поставити другу пластину турмаліну Т2 і обертати її навколо напрямку променя, то інтенсивність світла після проходження пластини змінюється в залежності від кута α між оптичними осями кристалів за законом Малюса:

І = І0 cos2α , (34)

де І0 і І – відповідно інтенсивності світла, падаючого на другий кристал, і після його проходження. Отже, як видно з рис.19, амплітуда Е світлових коливань після проходження крізь Т2 буде менша від амплітуди світлових коливань Е0, що падають на Т2 : Е = Е0 сosα..

Так як інтенсивність світла пропорційна квадрату амплітуди, то і отримаємо вираз (34).

Результати дослідів з кристалами турмаліну пояснюються досить просто, якщо виходити з викладених умов пропускання світла поляризатором. Перша пластина турмаліну пропускає коливання тільки означеного напрямку (на рис.18 він показаний стрілкою АВ), тобто перетворює природне світло у плоскополяризоване. Друга пластина турмаліну в залежності від її орієнтації пропускає більшу або меншу частину поляризованого світла, яка відповідає компоненту Е, паралельному осі другого турмаліну. На рис.18 обидві пластини розташовані так, що напрямки коливань АВ і А΄В΄, які вони пропускають, перпендикулярні один до одного. В даному випадку Т1 пропускає коливання, напрямлені вздовж АВ, а Т2 їх повністю гасить, тобто за другу пластину турмаліну світло не проходить.

Пластина Т1, що перетворює природне світло у плоскополяризоване, є поляризатором. Пластина Т2 призначена для аналізу ступеня поляризації світла, називається аналізатором. Обидві пластини зовсім однакові (їх можна поміняти місцями).

Отже, закон Малюса (див. вираз (34)) : Інтенсивність І лінійно поляризованого світла після проходження через аналізатор дорівнює добутку інтенсивності І0 падаючого на аналізатор світла і квадрату косинуса кута α, що утворюється між площинами поляризації поляризатора і аналізатора.

2. Поляризація світла при відбиванні та заломленні світла

на межі поділу двох діелектриків.

Якщо природне світло падає на межу поділу двох діелектриків (наприклад, повітря і скло), то частина його відбивається, а частина заломлюється в другому середовищі. Якщо на шляху відбитого і заломленого променів поставити аналізатор (наприклад, турмалін), то можна виявити, що відбитий і заломлений промені частково поляризовані: при обертанні аналізатора навколо променів інтенсивність світла періодично підсилюється і слабне (повного гасіння не спостерігають). Подальші дослідження показали, що у відбитому промені переважають коливання, які перпендикулярні до площини падіння (на рис.20 вони позначені крапками), а у заломленому промені – коливання, паралельні площині падіння (на рис.20 вони позначені стрілками).

Ступінь поляризації (виділення світлових хвиль з означеною орієнтацією електричного і магнітного векторів) залежить від кута падіння променів і показників заломлення речовин. Шотландський фізик Д Брюстер (1781-1868р.р.) встановив закон, згідно з яким прикуті падіння ίВ (кут Брюстера), що визначається співвідношенням:

tg ίB = n21 (35)

(n21 – показник заломлення другого середовища відносно першого), відбитий промінь буде плоскополяризованим (тобто буде мати тільки коливання , перпендикулярні до площини падіння). Заломлене світло при куті падіння ίВ поляризується максимально, але не повністю.

Рис.20