Анализ поляризованного света.

 

Во всех способах преобразования естественного света в поляризованный, из естественного света полностью или частично отбираются составляющие с вполне определенной ориентацией плоскости поляризации. Эти способы основаны на явлении анизотропии –зависимости от направления, электрической и магнитной проницаемостей среды, отражающей или пропускающей свет. Обычно в оптике причиной поляризации явл. анизотропия и связанная с ней анизотропия , которая проявляется в зависимости фазовой скорости света в среде от направления его распространения и от ориентации плоскости поляризации. Устройства, предназначенные для получения поляризованного света, называют поляризаторами.

 

Опр. 18.1. Поляризаторы – устройства, пропуска­ющие колебания только определенного на­правления.

 

Например, пропускающие ко­лебания, параллельные плоскости поляри­затора, и полностью или частично задерживающие колебания, перпендикулярные этой плоскости.

Поляризатор, задерживающий перпендикулярные к его плоскости колебания только частично, мы будем называть несовершенным. На выходе из несовершенного поляризатора получается частично поляризованный свет.

Просто поляризатором мы будем называть идеальный поляризатор, полностью задерживающийперпендикулярные к его плоскости колебания, и не ослабляющий колебаний, параллельных плоскости.

Рассмотрим поведение пучка естественного света, на пути которого находится поляризатор.

Колебания амплитуды А, совершающиеся в плоскости, образующей с плоскостью поляризатора угол , можно разложить на два колебания с амплитудами и . Первое колебание пройдет через прибор, второе будет задержано. Интенсивность прошедшей волны , т.е. , получаем интенсивность света, прошедшего через пластинки, меняется в зависимости от уг­ла и пропорциональна интенсивности падающей волны I₀: (18.1)

Это соотношение называется законом Малюса для плоскополяризованного света.

В естественном свете все значения равновероятны. Поэтому доля света, прошедшего через поляризатор, будет равна среднему значению , т.е. : (18.2)

Рассмотрим опыты с турмалином (природный кристал­л анизотроп­ный в отношении колебаний вектора Е). Направим естест­венный свет перпендикулярно пластинке турмалина T₁ вырезанной параллельно оптической оси 0’0. Вращая кристалл T₁ вокруг направления луча, никаких изменений ин­тенсивности прошедшего через турмалин света не наблюдаем. Если на пути луча поставить вторую пластинку турмалина Т₂ и вращать ее вокруг направления луча, то интенсивность света, прошедшего через пластинки, меняется в зависимости от уг­ла между оптическими осями кристал­лов по закону Малюса. Т.о. интенсивность прошедшего через пластинки света изменяется от минимума (полное гашение света) при = /2 (оптические оси пластинок перпендикулярны) до мак­симума при =0 (оптические оси пласти­нок параллельны).

Объяснение: пер­вая пластинка турмалина пропускает ко­лебания только определенного направле­ния (направление показано стрелкой АВ) - преобразует естествен­ный свет в плоскополяризовнанный. Вторая пластинка в зависимости от ее ориентации пропускает большую или меньшую часть поляризованного света, которая соответствует компонен­ту Е, параллельному оси второго турмали­на. На рис. обе пластинки расположе­ны так, что направления пропускаемых ими колебаний АВ и А'В' перпендикулярны друг другу. В данном случае T₁ про­пускает колебания, направленные по АВ, а Т₂ их полностью гасит, т. е. за вторую пластинку турмалина свет не проходит.

Пластинка T₁, преобразующая ес­тественный свет в плоскополяризованный - поляризатор. Пластин­ка Т₂, служащая для «анализа» степени по­ляризации света - анализато­р. Обе пластинки совершенно одинако­вы (их можно поменять местами). Если пропустить естественный свет че­рез два поляризатора, плоскости которых образуют угол , то результирующая интенсив­ность будет

(18.3)

Для несовершенных поляризатора и анализатора: пусть доля света, который отразится или поглотится в поляризаторе; - доля света, который отразится или поглотится в анализаторе, тогда , (18.3’)

где коэффициент прозрачности поляризатора, коэффициент прозрачности анализатора.