5. Теоретические положения

Из теории Максвелла следует поперечность световых волн: векторы напряженностей электрического и магнитного полей волны взаимно перпендикулярны (причем их колебания всегда происходят в одинаковой фазе) и колеблются перпендикулярно вектору скорости распространения волны, то есть перпендикулярно лучу.

Несмотря на то, что световые волны поперечны, они не обладают асимметрией относительно луча. Это обусловлено тем, что в естественном свете (то есть свете, испускаемом обычными источниками) присутствуют колебания, совершающиеся в самых различных направлениях, перпендикулярных лучу. Излучение светящегося тела складывается из волн, испускаемых его атомами, причем одновременно «излучают» много атомов. Возбужденные ими волны, налагаясь друг на друга, образуют испускаемую телом световую волну. Плоскость колебаний для каждой волны ориентирована случайным о бразом, поэтому в результирующей волне колебания различных направлений представлены с равной вероятностью (рис. 2, а). Следовательно, свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора (а, значит, и ) называется естественным.

В естественном свете колебания различных направлений быстро и беспорядочно сменяют друг друга. Свет, в котором направления колебаний каким-либо образом упорядочены, называется поляризованным _{(рис. 2, б). Если колебания светового вектора происходят только в одной проходящей через луч плоскости, свет называется плоско- (или линейно) поляризованным (рис. 2, в).}

Плоскость, в которой колеблется световой вектор в плоскополяризованной волне, называется плоскостью колебаний. По историческим причинам плоскостью поляризации была названа не плоскость, в которой колеблется вектор _{, а перпендикулярная к ней плоскость (то есть плоскость колебаний} вектора _).

_{Плоскополяризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов, называемых поляризаторами. Эти приборы свободно пропускают колебания, параллельные плоскости, которая называется плоскостью поляризатора, и полностью или частично задерживают колебания, перпендикулярные этой плоскости. Если поляризатор неидеальный, то на выходе из него получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений. Такой свет называется частично поляризованным (рис. 2, б). Его можно рассматривать как смесь естественного и плоскополяризованного.}

_{Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении прибора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от Imax до Imin, причем переход от одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте на угол, равный /2}. Выражение

(1)

_{называется степенью поляризации. Для плоскополяризованного света Imin = 0 и Р = 1; для естественного света Imax = Imin и Р = 0.}

_{К олебание амплитуды А, совершающееся в плоскости, образующей с плоскостью поляризатора угол , можно разложить на два колебания с амплитудами и (на рис. 3 луч перпендикулярен плоскости чертежа). Первое колебание пройдет через прибор, второе будет задержано. Интенсивность прошедшей волны пропорциональна , где – интен-сивность колебания с амплитудой А. Следовательно, колебание, параллельное плоскости поляризатора, имеет интенсивность, пропорциональную . В естественном свете все значения  равновероятны. Поэтому доля света, прошедшего через поляризатор, будет равна среднему значению , то есть . При вращении поляризатора вокруг направления естественного луча интенсивность прошедшего света остается одной и той же, изменяется лишь ориентация плоскости колебаний света, выходящего из прибора.}

_{Пусть на поляризатор падает свет амплитуды А0 и интенсивности I0 (рис. 4). Сквозь прибор пройдет составляющая колебания с амплитудой , где  – угол между плоскостью колебаний падающего света и плоскостью поляризатора. Тогда интенсивность прошедшего света I} будет определяться выражением

(2)

_{которое носит название закона Малюса: интенсивность (I) света, прошедшего через анализатор, равна интенсивности (I0) света, прошедшего через поляризатор, умноженной на квадрат косинуса угла () между плоскостями колебаний поляризатора и анализатора.}

_{Если на пути естественного луча поставить два поляризатора, плоскости которых образуют угол , то из первого поляризатора выйдет плоскополяризованный свет, интенсивность I0 которого составит половину интенсивности Iест естественного света. Согласно закону Малюса, из второго поляризатора выйдет свет интенсивности , то есть интенсивность I} света, прошедшего через два поляризатора, равна

(3)

_{Максимальная интенсивность, равная , наблюдается при  = 0 (поляризаторы параллельны), минимальная, равная нулю, — при  = /2 (поляризаторы скрещены).}