Лекция № 6 Поляризация света План лекции

1. Электромагнитная волна и её поперечная природа. Свет естественный и поляризованный.

2. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса.

3. Оптическая анизотропия веществ. Двойное лучепреломление

4. Призма Николя. Поляроиды.

5. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.

6. Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Поляриметрия.

7. Применение явления поляризации света.

1. Электромагнитная волна и её поперечная природа. Свет естественный и поляризованный.

Рассмотрим электромагнитную волну, излучаемую одним атомом. Для простоты, возьмём колеблющийся электрон. Как известно из школьного курса физики, электромагнитная волна состоит из двух компонент: электрической составляющей (вектор Е) и магнитной составляющей (вектор В). При этом будет наблюдаться следующая картина. Векторы Е и В колеблются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Графической зависимостью от времени это будет изображаться двумя синусоидами: синусоида вектора Е изобразится на вертикальной плоскости, совпадающей с направлением, в котором колеблется электрон, а синусоида вектора В изобразится на горизонтальной плоскости. При этом, обе синусоиды находятся в одной фазе. (рис. 1)

Для многих физических процессов, для фотохимических реакций, а также для зрительных ощущений решающую роль играет вектор электрического поля Е. Вектор В играет незначительную роль. Следовательно, в электромагнитной волне будем рассматривать только вектор Е и его плоскость. Эту плоскость принято считать плоскостью поляризации.

Как известно из школьного курса физики, свет представляет собой электромагнитные волны с длиной волны от 0,75 до 0,35 мкм, вызывающие зрительные ощущения.

Таким образом мы пришли к выводу, что свет представляет собой поперечные волны, обладающие свойством поляризации

Как было сказано выше, отдельный атом излучает поляризованный свет, причём, плоскость его поляризации занимает в пространстве строго определённое положение. Поэтому свет, излучённый отдельным атомом, является плоскополяризованным.

В естественных источниках света свет излучается множеством атомов и каждый атом излучает в своей плоскости и в результате свет, излучённый большим количеством атомов имеет множество плоскостей поляризации, ориентированных во всевозможных направлениях. Такой свет поляризованным не является. Поэтому, естественный свет является неполяризованным.

Для изображения на чертеже поляризованного и неполяризованного света, используют так называемый модельный луч. На рис.2 показаны четыре типа модельного луча. Первый луч изображает неполяризованный свет; второй луч изображает луч, поляризованный в плоскости чертежа; третий луч изображает поляризацию света в плоскости, перпендикулярной чертежу; четвёртый луч изображает частично поляризованный свет.

Следует отметить, что глаз человека не способен отличить поляризованный свет от неполяризованного. А в ряде случаев необходимо знать, поляризован свет или нет и если поляризован – то в какой плоскости. Чтобы это узнать, используются специальные технические приёмы, о которых будет сказано ниже.