Поляризация света

 Поляризация света

В световых волнах, излучаемых различными источниками, векторы E (а следовательно, и H) имеют всевозможные направления (однако они остаются, взаимно перпендикулярными и плоскость, в которой они лежат, перпендикулярна к направлению распространения света). Такой свет называют естественным.

Из естественного света можно выделить, например, пропуская его через турмалиновую пластинку (или через поляроид), такие волны, в которых вектор E будет совершать колебания в одной и той же плоскости на всем пути распространения волны. Такие волны называются линейно поляризованными.

Плоскость, в которой лежат векторы H в линейно поляризованной волне, называются плоскостью поляризации; плоскость, в которой лежат векторы E, называется плоскостью колебаний.

Естественный свет при отражении от поверхности диэлектриков частично поляризуется. Отраженный свет поляризован полностью при угле падения, определяемом соотношением

1)

где n – относительный показатель преломления диэлектрика, от которого происходит отражение. Угол i_Б называется углом Брюстера.

Проходящий через диэлектрик свет также частично поляризуется.

После прохождения света через некоторые кристаллы (например, кварц, исландский шпат) из них выходят два луча, линейно поляризованные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; в кристалле эти лучи распространяются с различными скоростями. Это явление называется двойным лучепреломлением.

В одноосных кристаллах (типа кварца) имеется лишь одно направление, в котором не наблюдается двойного лучепреломления. Это направление называется оптической осью. Луч, в котором вектор E совершает колебания перпендикулярно к оптической оси кристалла, называется обыкновенным. Его скорости по различным направлениям в кристалле одинаковы.

Второй луч, у которого направления колебаний вектора E составляют различные углы с оптической осью (в зависимости от угла и положения плоскости падения света), называется необыкновенным.

Скорость необыкновенного луча зависит от направления в кристалле. Она может быть или больше скорости обыкновенного луча (как в исландском шпате), или меньше (как в кварце). В направлении оптической оси скорости обыкновенного и необыкновенного лучей равны.

Двойное лучепреломление в изотропных средах можно вызвать искусственно путем деформации или наложения электрического и магнитного полей. В этом случае среда действует на свет как одноосный кристалл с оптической осью, параллельной направлению деформации (или поля).

Разность оптических длин пути (для обыкновенного и необыкновенного лучей) при деформации равна

где

K	—	постоянная, зависящая от природы вещества;
P	—	механическое напряжение;
l	—	толщина деформируемого слоя;
λ	—	длина волны света.

Разность оптических длин пути для обоих лучей при наложении электрического или магнитного полей на вещество перпендикулярно к направлению распространения света равна

где

B и C	—	соответственно постоянные Керра и Коттона–Мутона;
E	—	напряженность электрического поля (В/см);
H	—	напряженность магнитного поля (А/см);
I	—	толщина слоя вещества, проходимого светом (см).

Некоторые вещества (например, кварц, раствор сахара в воде) при прохождении через них линейно, поляризованного света поворачивают его плоскость поляризации. Это явление называется вращением плоскости поляризации.

Вращение плоскости поляризации характеризуется постоянной вращения (для чистых веществ) и удельной постоянной вращения, (для растворов).

Постоянная вращения α = φ/l, удельная постоянная вращения [α] = 100 φ/lp′, где φ – угол поворота плоскости поляризации, l – толщина слоя оптически активного вещества, p′ – число граммов растворенного вещества в 100 см³ раствора. [α] зависит от концентрации, температуры, длины волны (вращательная дисперсия) и растворителя.