19. Поляризация электромагнитных волн, Естественный и поляризованный свет. (лекция 3_6)

Если колебания светового вектора упорядочены каким-либо образом, то свет называется поляризованным. В естественном свете колебания в разных направлениях быстро и беспорядочно сменяют друг друга. Допустим, есть два взаимно перпендикулярных электрических колебания, отличающихся по фазе на дельту.

1. Если разность фаз меняется случайным образом, то и угол фи будет меняться случайным образом, т.е. получится естественный свет. Естественный свет – это наложение некогерентных волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях.

2. Если же Ex и Ey когерентны, причем дельта равно 0 или Pi, то tgϕ = ±A₁/A₂ , то есть колебания будут происходить под фиксированным углом фи в плоскости XY. Это плоскополяризованный свет.

3. Если A1 = A2, а дельта равна Pi / 2, tgϕ = ±tg(wt), т.е. плоскость колебаний вектора поворачивается вокруг луча с угловой скоростью w, конец вектора E описывает круг и свет называется поляризованным по кругу.

4. В случае произвольного постоянного значения дельта и A₁ != A₂ получается эллиптическая поляризация.

5. В зависимости от направления вращения вектора E различают правую и левую поляризацию.

Поляризованный свет получают в поляризаторах. Они пропускают колебания в направлении, параллельном плоскости поляризатора, и полностью (или частично) не пропускают другие колебания. Поляризатор, задерживающий колебания перпендикулярно его плоскости – не совершенный. Свет на выходе из него будет частично поляризован.

20. Степень поляризации. Закон Малюса. (лекция 3_6)

При вращении поляризатора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет меняться от I_max до I_min. Переход от одной интенсивности к другой будет происходить при повороте на Pi / 2. Cтепень поляризации P = (I_max - I_min) / (I_max + I_min)

1. I_min = 0; P = 1 – плоско поляризованный свет

2. I_max = I_min ; P = 0 – естественный свет

К эллиптически поляризованному свету и свету, поляризованному по кругу, понятие степени поляризации не применимо.

Амплитуда света, прошедшего через поляризатор равна A = A₀cosϕ, где ϕ – угол между плоскостью колебаний и плоскостью поляризатора. Интенсивность будет равна I = I₀cos²ϕ

При прохождении естественного света через поляризатор его интенсивность уменьшается в 2 раза, т.к. среднее значение cos²ϕ равно 1/2. Среднее значение берем, потому что вектор E совершает хаотические колебания и все значения угла фи равновероятны.

21. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера. (лекция 3_6)

Если угол падения на границу раздела двух диэлектриков отличен от 0, то отраженный и преломленный лучи оказываются частично поляризованными. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, в преломленном – параллельные.

Степень поляризации зависит от угла падения. Назовем угол углом Брюстера:

При падении луча под углом Брюстера отраженный луч будет полностью поляризован. Преломленный луч будет иметь максимальную степень поляризации, но при этом останется частично поляризованным. Зная показатели преломления сред можно найти угол Брюстера так: tgϕ_бр=n₂₁ = n₂ / n₁