Занятие 4. Поляризация света

Краткие теоретические сведения

Поляризацией света называется выделение линейно поляризованного света из естественного или частично поляризованного. Она подчинена следующим законам.

Плоскость поляризации – плоскость, в которой колеблется световой вектор .

Плоскость пропускания поляризатора – плоскость, в которой колебания светового вектора проходят свободно.

Закон Малюса. Интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через анализатор, прямо пропорциональна квадрату косинуса угла между направлением колебаний света, падающего на анализатор, и направлением колебаний, которые анализатор пропускает без ослабления:

где - интенсивность света, падающего на анализатор.

Степень поляризации света:

Закон Брюстера. Луч, отраженный от поверхности диэлектрика, полностью поляризован, если тангенс угла падения луча на поверхность раздела двух сред равен относительному показателю преломления второй среды относительно первой:

Формулы Френеля для интенсивности света, отраженного от границы раздела двух диэлектриков:

где и - интенсивности падающего света, у которого колебания светового вектора соответственно перпендикулярны и параллельны плоскости падения.

Кристаллическая пластинка между двумя поляризаторами и . Если угол между плоскостью пропускания поляризатора и оптической осью пластинки равен , то интенсивность света, прошедшего через поляризатор , оказывается максимальной или минимальной при следующих условиях:

Поляризаторы и
параллельны	= макс	=мин
скрещены	=мин	=макс

где - разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами, k =0, 1, 2, …

Закон вращения плоскости поляризации: угол поворота плоскости поляризации монохроматического света:

в твердых телах:

где - постоянная вращения; - толщина пластинки, вырезанной из твердого тела;

в чистых жидкостях: где - удельное вращение; - плотность жидкости; - длина хода лучей в жидкости;

в растворах: где - концентрация раствора.

Вопросы для ответа у доски

1. Поляризаторы и анализаторы. Закон Малюса.

Дайте определение поляризаторов и анализаторов света. Рассмотрите устройство поляризаторов. Сформулируйте и запишите закон Малюса. Рассмотрите случай, когда на пути естественного света находятся два поляризатора, плоскости которых расположены под некоторым углом. Введите в рассмотрение понятие о степени поляризации.

2. Эллиптическая и круговая поляризация.

Рассмотрите случай двух когерентных волн со взаимно перпендикулярными световыми векторами. Получите уравнение траектории движения конца результирующего светового вектора. Рассмотрите различные частные случаи.

3. Интерференция плоскополяризованных лучей.

Рассмотрите случай интерференции составляющих обыкновенного и необыкновенного лучей. Сделайте соответствующие зарисовки и пояснения. Объясните интерференцию лучей на пластинке толщиной в целую волну, полволны и т.д. Установите для этих случаев условия максимумов и минимумов.