Получение поляризованного света

Устройства, предназначенные для получения поляризованного света, называются поляризаторами (линейными и циркуляционными). Линейные поляризаторы дают плоско-поляризованный свет. К ним относятся поляризационные призмы и поляроиды.

Рассмотрим способ получения поляризованного света, основанный на явлении двойного лучепреломления. Все прозрачные кристаллы (кроме кристаллов кубической системы, которые оптически изотропны) обладают способностью двойного лучепреломления.

Если на кристалл исландского шпата направить узкий пучок света, то из кристалла выйдут два пространственно разделенных луча: обыкновенный и необыкновенный (рис 5.11).

При нормальном падении на кристалл преломленный пучок разделяется на два, один из них является продолжением первичного (обыкновенный луч “о”), а другой отклоняется (необыкновенный луч “е”).

В анизотропных кристаллах имеется направление, вдоль которого двойное лучепреломление не наблюдается, оно называется оптической осью кристалла.

Обыкновенный и необыкновенный лучи поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. Колебания вектора в обыкновенном луче происходят перпендикулярно главной плоскости кристалла, которая проходит через направление падающего луча света и оптическую ось кристалла.

Для обыкновенного луча показатель преломления есть величина постоянная и, следовательно, скорость распространения его по всем направлениям одинакова. Необыкновенный луч распространяется по различным направлениям с различными скоростями, то есть показатель преломления является переменной величиной, зависящей от направления луча. Для луча, распространяющегося вдоль оптической оси, и существует только одна скорость распространения луча.

На свойстве двойного лучепреломления основано действие поляризатора – призмы Николя.

Поляризатор состоит из двух призм, вырезанных из исландского шпата так, как показано на рис. 5.12. Призмы склеиваются канадским бальзамом с коэффициентом преломления .

Обыкновенный луч “о”, вследствие полного внутреннего отражения от поверхности склейки отклоняется в сторону и поглощается зачерненной поверхностью призмы. Из призмы выходит необыкновенный луч “е”.

Штриховка указывает направление оптических осей кристаллов в плоскости чертежа. Направления электрических колебаний световых волн указаны на лучах стрелками (колебания в плоскости рисунка) и точками (колебания перпендикулярны плоскости рисунка),
о и е – обыкновенный и необыкновенный лучи. Чернение на нижней грани призмы поглощает полностью отражаемый от плоскости склейки обыкновенный луч.

Устройство, преобразующее естественный свет в плоско-поляризованный, является поляризатором. Второе такое же устройство, служащее для анализа степени поляризации света, называется анализатором.

Если пропустить естественный свет через поляризатор и анализатор, главные плоскости которых образуют угол , то из первого выйдет плоско-поляризованный свет, интенсивность которого равна (при отсутствии поглощения) .

Интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор, определяется законом Малюса

, (5.16)

где угол между оптическими осями поляризатора и анализатора.

(оси параллельны, ),

(оси скрещены, ).