Закон Малюса

Пусть на анализатор падает линейно поляризованный луч с произвольной ориентацией плоскости колебаний вектора(рис.4.18)

Рис.4.18

Плоскость пропускания анализатора . Любой вектор, составляющий угол α с плоскостьюможно разложить на две составляющих:-параллельную плоскости поляризатора и-перпендикулярную ей.-пройдет через анализатор и определит интенсивность прошедшего света..

Интенсивность света I пропорциональна Е². Тогда интенсивность прошедшего через анализатор света будет:

, (4.37)

соотношение (4.37) носит название закона Е.Малюса(1810г.): если на анализатор падает линейно поляризованный свет, то интенсивность светаI, прошедшего через анализатор, пропорциональна интенсивностиI₀падающего света и квадрату косинуса угла α между плоскостью пропускания анализатора и плоскостью колебаний светового вектора Е₀в падающем луче.

Если же на поляризатор (или анализатор) падает естественный свет, то так как в естественном луче, равновероятны все направления колебаний вектора Е (рис.4.15,а) и углы α принимают любые значения от 0⁰до 90⁰, тогдаи. Поляризатор всегда пропускает половину интенсивности естественного света. Если учитывать поглощение поляризатора, тоIопределяется формулой (4.36).

Степень поляризации

Если на анализатор падает линейно поляризованный (рис.4.15,б) или частично поляризованный луч (рис.4.15,в), то при вращении поляризатора вокруг вектора интенсивность прошедшего света будет меняться отI_maxдоI_minпо закону Малюса. Поэтому вводят понятиестепени поляризациисвета:

, (4.38)

у поляризованного луча I_min=0иР=1;

у естественного луча I_max=I_minи; Р=0;

у частично поляризованного I_max >I_minи0<P<1.

Изотропные кристаллы не обладают способностью поляризовать свет. Однако, если в них создать напряженное состояние (подвергнуть, например, одноосному растяжению или сжатию), то они приобретают искусственную анизотропию и способность поляризовать свет. В аморфных телах, жидкостях и газах можно вызвать искусственную анизотропию, воздействуя на них электрическим полем - эффект Керра.

Вращение плоскости поляризации

Некоторые кристаллы обладают свойством вращения плоскости колебаний при прохождении в них линейно поляризованного луча. Они называютсяоптически активными(кварц и др.). Угол φ поворота плоскости поляризации при распространении луча вдоль оптической оси пропорционален длине ℓ пути, пройденному в кристалле:

φ = α · ℓ, (4.39)

где α-постоянная вращения.

Такой же активностью обладают и некоторые жидкости: скипидар, водный раствор сахара и др. При этом в растворах угол φ зависит еще и от концентрации раствора С:

φ = αCℓ. (4.40)

По углу φ судят о концентрации С. На этом основано действие сахариметров.