Поляризованный свет

На первой лекции говорилось, что в естественном свете колебания вектора Е происходит хаотично в произвольных направлениях. Если каким либо способом упорядочить эти колебания, то получится свет поляризованный. В зависимости от того как упорядочены эти колебания, можно выделить свет поляризованный линейно (плоско), поляризованный по кругу и по эллипсу. В первом случае, который мы будем рассматривать более подробно, колебания вектора Е происходят в одной плоскости. Во втором и третьем случаях конец вектора Е движется по кругу и эллипсу соответственно.

Для плоско поляризованного света плоскость, в которой происходят колебания вектора Е, называется плоскостью колебаний, а перпендикулярная ей плоскость – плоскостью поляризации.

Устройства, с помощью которых можно получить плоско поляризованный свет, называются поляризаторами. Эти устройства пропускают свет с колебаниями в одной плоскости, которую называют плоскостью поляризатора.

Рассмотрим плоско поляризованный свет, прошедший через поляризатор П1 и падающий на поляризатор П2, плоскость пропускания которого расположена под углом j к плоскости колебаний, рис. 1, а.

Рис. 1.

Если амплитуду колебаний Е разложить на две составляющие: параллельную (Е_÷÷) и перпендикулярную (Е_^) плоскости поляризатора, то вероятно через поляризатор пройдет компонента Е_÷÷., рис. 1, б. Поскольку Е _÷÷. = Еcosj, для интенсивности прошедшего света будем иметь (I ~ Е²):

I = I₀ cos²j. (2)

Соотношение (2) носит название закона Малюса.

Поляризатор может быть не идеальным, тогда свет, прошедший через него будет поляризован частично. Для частично поляризованного света можно ввести понятие степени поляризации Р:

Р = (I_макс – I_мин)/(I_макс + I_мин), (1)

где I_макс – максимальное значение интенсивности света пропущенного через идеальный поляризатор, а I_мин – соответственно его минимальное значение при перпендикулярном положении плоскости поляризатора. Для поляризованного света I_мин = 0 и Р = 1.

Если на поляризатор падает естественный свет, плоскости колебания в котором имеют хаотическое распределение, то интенсивность поляризованного света, прошедшего через поляризатор будет равна ½ I_ест, поскольку среднее значение cos²j за период равно ½. Если на пути этого света поставить второй поляризатор, то в соответствии с (2) интенсивность света будет меняться от ½ I_ест до 0. В последнем случае говорят, что поляризаторы скрещены, то есть плоскости их пропускания перпендикулярны.