Поляризация при отражении и преломлении

Пусть свет падает на границу раздела двух диэлектриков. Если угол падения света не равен нулю, то отражённый и преломлённый луч оказываются частично поляризованными. В отражённом луче преобладают колебания светового вектора в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча, в преломлённой – в плоскости параллельной плоскости падения (рис.). Степень поляризации зависит от угла падения.

Пусть угол падения удовлетворяет условию:

, где . ()

В этом случае отражённый луч полностью поляризован (степень поляризации его составляет 100%).

Соотношение () называется законом Брюстера. Угол называется углом Брюстера или углом полной поляризации.

Физическая сущность явлений, приводящих к поляризации отраженного и преломлённого лучей, заключается в следующем. Падающая на диэлектрик световая волна вызывает вынужденные колебания атомных электронов. Колеблющиеся заряды излучают электромагнитные волны. Вне диэлектрика вторичные волны дают отражённую волну. Преломлённая волна является суперпозицией падающей и вторичной волны.

Рассмотрим диаграмму направленности излучения колеблющегося заряда (рис.). Сильнее всего колеблющийся заряд излучает в направлении перпендикулярном направлению колебаний. В направлении колебаний заряд не излучает совсем.

Если естественный свет падает на границу раздела вакуум-диэлектрик под углом Брюстера, то из соотношения () следует, что угол между преломлённым и отражённым лучом составляет 90^о. В этом случае отражённый луч содержит колебания светового вектора только в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча, и будет полностью поляризован. Преломлённый луч будет поляризован частично.

Степень поляризации проходящего света можно повысить, если использовать стопу из нескольких одинаковых пластинок (например, стеклянных), установленных под углом Брюстера к падающему пучку света. Если число пластинок велико, то степень поляризации близка к единице, и такое устройство можно использовать в качестве поляризатора.