2) Поляризатор и анализатор. Закон Малюса.

Как получить поляризованный свет? Как известно, одиночный атом излучает поляризованный свет. Но этот свет очень слабый и непригоден для практического использования. Для этого нужен свет, излучаемый многими атомами. Но на практике невозможно в естественном источнике света заставить все атомы излучать свет в одной и той же плоскости поляризации. В данной ситуации существует единственный выход: пропустить свет через такое устройство, при прохождении через которое все плоскости поляризации будут отсечены кроме одной, которая совпадает с плоскостью пропускания данного устройства.

Такое устройство называется поляризатором. Таким образом, если естественный, и следовательно неполяризованный свет пропустить через поляризатор, то он на выходе станет поляризованным (рис.3)

Как известно, глаз не может различить, где поляризован свет, а где нет. Как же на практике отличить поляризованный свет от неполяризованного?

Для этого нужно взять ещё одно такое же устройство и поставить его на пути поляризованного луча света. Если плоскость пропускания совпадает с плоскостью поляризации луча света, то луч пройдёт весь, практически без потерь. Но если плоскость пропускания будет перпендикулярна плоскости поляризации, то луч света вообще не пройдёт. Такое устройство называется анализатором. С помощью анализатора можно узнать, поляризован свет или нет. Нужно только пропустить луч света через анализатор и при этом вращать его вокруг оси, совпадающей с падающим лучом. Если луч поляризован, то его интенсивность будет на выходе изменяться от нуля до максимума в зависимости от угла поворота. Если падающий луч не является поляризованным, то при вращении анализатора интенсивность вышедшего луча изменяться не будет.

Поляризатор и анализатор устроены совершенно одинаково, различаются только функцией и их можно менять местами.

Интенсивность выходящего из анализатора света подчиняется закону Малюса: I = I0 cos²рис.4) Здесь I – интенсивность поляризованного света, т.е. света, проходящего между поляризатором и анализатором; I0 - интенсивность света, вышедшего из анализатора; угол между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора.

3. Оптическая анизотропия. Двойное лучепреломление.

Как же осуществляется поляризация света? Оказывается, что некоторые монокристаллы обладают оптической анизотропией. Слово «анизотропия» обозначает неодинаковость каких – либо свойств по различным направлениям. Например, анизотропия прочности, означает, что в одном направлении тело разорвать легче, чем в другом; анизотропия теплопроводности выражается в том, что тело в одном направлении тепло проводит лучше, чем в другом. Оптическая анизотропия выражается в том, что скорость распространения света в теле в различных направлениях будет иметь различные значения. Кроме того, свет в различных направлениях будет неодинаково поляризоваться. Оптической анизотропией обладают монокристаллы некоторых веществ: исландский шпат, турмалин, кварц, герапатит и некоторые другие. Рассмотрим исландский шпат, который является наиболее ярким представителем данного класса кристаллов. Если в такой кристалл пустить естественный луч света, то в кристалле он разделится на два луча. Один из них подчиняется законам преломления и называется «обыкновенным» и обозначается буквой о. Другой луч не подчиняется законам преломления и называется «необыкновенным» и обозначается буквой е. Оба луча в кристалле распространяются с различными скоростями и при выходе из кристалла они оба оказываются полностью поляризованными, причём, их плоскости поляризации взаимно перпендикулярны.

Однако в кристалле существует направление, в котором двойного лучепреломления не происходит, поляризация света тоже не происходит и оба луча, обыкновенный и необыкновенный движутся вместе и с одинаковыми скоростями. Такое направление называется оптической осью кристалла. На рис.5 она изображена пунктиром.

Кристаллы бывают одноосные и двухосные. Они также бывают положительными

( vo > ve ) и отрицательные ( vo < ve )

Из истории известно, что в давние времена, когда моряки впервые прибыли на остров Исландия, они там обнаружили кристаллы, при взгляде через которые все предметы казались раздвоенными. Это и было следствием двойного лучепреломления. В дальнейшем кристаллы исландского шпата нашли широчайшее применение в оптике.