Поляризация света при отражении от диэлектрика. Закон Брюстера.

При определенном угле падения α_бр, который называется углом Брюстера (углом полной поляризации) отраженная волна будет полностью линейно поляризована в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. Плоскость падения – это плоскость, образованная лучом, падающим на границу раздела 2х сред, и перпендикуляром к этой границе, проведенным в месте падения луча (на рис. 6 эта плоскость совпадает с плоскостью листа). Угол Брюстера определяется из следующей формулы:

(4)

Она известна, как закон Брюстера,n₁ и n₂ – абсолютные показатели преломления первой и второй сред.

Преломлённая волна не поляризована. Чтобы при падении естественного света прошедшая волна стала полностью поляризованной, используют стопку плоскопараллельных пластинок (Рис. 7). В результате многократного отражения полностью отражаются волны одной линейной поляризации (перпендикулярной плоскости падения), и полностью проходят во вторую среду волны другой линейной поляризации (параллельной плоскости падения).

Стопка параллельных пластинок позволяет получить максимально возможный выход линейно поляризованного света (до 50%) каждой из этих поляризаций.

Устройства, позволяющие получить из естественного линейно поляризованный свет называются поляризаторами. Показанная стопа параллельных пластин – один из видов поляризаторов.

3.2.Двойное лучепреломлении. Призма Николя.

Если на кристалл под некоторым углом α падает естественный свет, то в кристалле, как правило, возникает две волны, линейно поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях. Им соответствуют два луча. Один из них принято называть обыкновенным лучом(о), второй – необыкновенный (e) (рис.8).

Раздвоение преломленного луча в кристалле называют явлением двулучепреломления[†][‡].

Объясним это явление. В оптике известно, что естественный свет представляет собой совокупность двух компонент, линейно поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Скорости их распространения в таких средах как, например, воздух, вода, стекло одинаковы, в кристаллах – различны, обозначим их и . Следовательно, для этих компанент различны и абсолютные показатели преломления кристалла. Обозначим их n_o и n_e, . Поэтому, одному и тому же углу падения α, соответстуют два угла преломления β_o и β_e ( ), приводящие к образованию двух волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях (двух лучей: обыкновенного и необыкновенного).

Выходящие из кристалла плоскополяризованные лучи обычно близки друг к другу. Для того, чтобы их «развести», используют различные кристаллические поляризаторы. Наиболее распространенным из них является призма Николя (рис.9).

Она изготавливается из кристалла исландского шпата, имеющего разность n_o – n_e=0.017. Две вырезанные определенным образом призмы из этого кристалла склеиваются специальным клеем – канадским бальзамом, показатель преломления которого удовлетворяет условию: n_o > n_б > n_e .