Поляризация света при двойном лучепреломлении

Закон малюса

Если на анализатор падает поляризованный луч, плоскость поляризации которого составляет угол с плоскостью поляризации анализатора, то интенсивность прошедшего сквозь анализатора луча определяет закон Малюса.

закон Малюса :

,

где Io - интенсивность луча, прошедшего анализатор и поляризатор, когда их плоскости поляризации параллельны; I - интенсивность луча, выходящего из анализатора, без учета потерь в анализаторе в результате поглощения и рассеяния света.

Поляризация при отражении и преломлении

Если на границу раздела двух сред падает под углом, отличным от нуля, естественный свет, то отраженная и преломленная световая волна будут частично поляризованы.

Формулы Френеля

На рисунке изображены и обозначены соответствующими значками составляющие векторов напряженности электрического поля падающей волны , отраженной волны , преломленной волны .

Относительные значения этих величин следуют из граничных условий, налагаемых на электрическое и магнитное поле световой волны. Формулы, связывающие компоненты векторов , были впервые получены О. Френелем и носят название формул Френеля:

Эти формулы и позволяют рассчитать степень поляризации (20.3.1) отраженной и падающей волны для произвольного угла падения.

Закон Брюстера — закон оптики, выражающий связь показателя преломления с таким углом, при котором свет, отражённый от границы раздела, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, причем поляризация преломленного луча достигает наибольшего значения. Легко установить, что в этом случае отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Соответствующий угол называется углом Брюстера.

Это явление оптики названо по имени шотландского физика Дэвида Брюстера, открывшего его в 1815 году.

Коэффициент отражения показывает, какая часть энергии отражается по отношению к падающей:

(3.2.10)

Коэффициент пропускания показывает, какая часть энергии проходит по отношению к падающей:

(3.2.11)

В сумме коэффициенты отражения и пропускания равны единице:

(3.2.12)

Коэффициенты отражения и пропускания зависят от направления поляризации падающей волны:

Отсюда следует, что при прохождении светом границы раздела двух сред его состояние поляризации изменяется.

Двойно́е лучепреломле́ние — эффект расщепления в анизотропных средах луча света на две

составляющие. Впервые обнаружен на кристалле исландского шпата. Если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча. Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным (o — ordinary), второй же отклоняется в сторону, нарушая обычный закон преломления света, и называется необыкновенным (e — extraordinary).

Поляризация света при двойном лучепреломлении

Явлениедвойного лучепреломления, т.е. раздваивания каждого падающего на двоякопреломляющий кристалл светового пучка, наблюдается при переходе света из изотропной среды в анизотропную.

Это явление впервые обнаружил у исландского шпата (кальцита СаСO₃) Э. Бартолин. Если на толстый кристалл исландского шпата направить вдоль его оптической оси узкий пучок света, то из кристалла выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу (рис. 17.28). Даже в том случае, когда первичный пучок падает на кристалл нормально, преломленный пучок разделяется на два (рис. 17.29), причем один из них является продолжением первичного (обыкновенный луч — о), а второй отклоняется (необыкновенный луч — еглавному сечению кристалла, необыкновенный луч — в главной плоскости. Обыкновенный луч подчиняется закону преломления, а для необыкновенного луча этот закон не выполняется: показатель преломления необыкновенного луча является переменной величиной, зависящей от угла падения. После выхода из кристалла, если не принимать во внимание поляризацию во взаимно перпендикулярных плоскостях, эти два луча ничем друг от друга не отличаются. ). Вышедшие из кристалла лучи плоскополяризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях: обыкновенный луч в плоскости, перпендикулярной

Рис. 17.28

Рис. 17.29

Явление поляризации света имеет большое практическое применение

В машиностроении и строительной индустрии явление поляризации света используют для исследования напряжений, возникающих в узлах машин и строительных конструкций. В фотографии поляризационные светофильтры применяются для гашения бликов, возникающих при зеркальном отражении света от фотографируемых объектов. Используя явление поляризации, можно плавно регулировать интенсивность светового излучения. Для этого перед источником света ставят поляризатор и анализатор, относительным поворотом которых достигают необходимого эффекта.

Явление поляризации света применяют также в декоративных целях: при оформлении витрин, устройстве театральных декораций и т.д.