Закон Брюстера. Закон Малюса

Наиболее просто поляризационный свет можно получить из естественного света при отражении световой волны от границы раздела двух диэлектриков.

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлек­триков (например, воздух-стекло), то часть его отражается, а часть преломляется и распространяется во второй среде.

Закон Брюстера:

При угле падения, равном углу Брюстера і_Бр: 1. отраженный от границы раздела двух диэлектриков луч будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения; 2. степень поляризации преломленного луча достигает максимального значения меньшего единицы; 3. преломленный луч будет поляризован частично в плоскости падения; 4. угол между отраженным и преломленным лучами будет равен 90°; 4. тангенс угла Брюстера равен относительному показателю преломления

- закон Брюстера.

n₁₂ - показатель преломления второй среды относительно первой. Угол падения(отражения) - угол между падающим (отраженным) лучом и нормалью к поверхности. Плоскость падения - плоскость, проходящая через падающий луч и нормаль к поверхности.

Степень поляризации преломленного света может быть значительно повышена многократным преломлением при условии падения света на границу раздела под углом Брюстера. Если для стекла (n = 1,53) степень поляризации преломленного луча составляет ≈15 %, то после преломления на 8-10 наложенных друг на друга стеклянных пластинках, вышедший свет будет практически полностью поляризован -стопа Столетова.

Поляризованный свет можно получить из естественного с помощью поляризаторов - анизотропных кристаллов, пропускающих свет только в одном направлении (исландский шпат, кварц, турмалин).

Поляризатор, анализирующий в какой плоскости поляризован свет, называется анализатором.

Если на анализатор падает плоско поляризованный свет амплитудой Е₀ и интенсивности I₀ ( ), плоскость поляризации которого составляет угол φ с плоскостью анализатора, то падающее электромагнитное колебание можно разложить на два колебания; с амплитудами и , параллельное и перпендикулярное плоскости анализатора.

Сквозь анализатор пройдет составляющая параллельная плоскости анализатора, то есть составляющая , а перпендикулярная составлявшая будет задержана анализатором. Тогда интенсивность прошедшего через анализатор света будет равна ( ):

- закон Малюса

Закон Малюса: Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, прямо пропорциональна произведению интенсивности падающего плоско поляризованного света I₀ и квадрату косинуса угла между плоскостью падающего света и плоскостью поляризатора.

Если на поляризатор падает естественный свет, то интенсивность вышедшего из поляризатора света I₀ равна половине I_ест, и тогда из анализатора выйдет

6. Оптически активные вещества — среды, обладающие естественной оптической активностью. Оптическая активность — это способность среды (кристаллов, растворов, паров вещества) вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света).

Зависимость угла вращения плоскости поляризации линейно поляризованного света, проходящего через слой оптически активного вещества, от его толщины
Описание
Закон Био - закон, определяющий угол поворота j плоскости поляризации линейно поляризованного света, проходящего через слой аморфного вещества с естественной оптической активностью (твёрдое тело, раствор или пары) :
j = [a]•d•c,
где [a] - постоянная вращения или удельная оптическая активность, d - толщина слоя вещества, с - его концентрация.
Закон установлен Ж. Б. Био. В 1811 году Био независимо от Э. Малюса открыл поляризацию света при его преломлении веществом, в 1815 году независимо от Д. Араго и Д. Брюстера обнаружил и исследовал круговую поляризацию света. В том же году открыл закон вращения плоскости поляризации света (закон Био) и обнаружил наличие веществ, поворачивающих плоскость поляризации вправо или влево - оптически активные, хиральные вещества. Установил неизвестные ранее оптические свойства у некоторых органических соединений, например у раствора сахара. Проведя серию экспериментов, Био получил зависимость угла поворота плоскости поляризации от концентрации раствора, заложив тем самым основу сахарометрии.
В зависимости от направления поворота плоскости поляризации различают право- и левовращающие вещества. Закон Био выражает пропорциональность угла поворота j числу молекул на пути светового луча. Значение [a] определяется природой вещества, слабо зависит от температуры, существенно от длины волны света λ (в первом приближении [a] ~ 1/λ2 и изменяется более сложным образом вблизи полос поглощения вещества) и может значительно изменяться при изменении растворителя вследствие влияния последнего на внутримолекулярные процессы в растворённом веществе.
Оптически активные вещества - вещества, вращающие плоскость поляризации проходящего через них света. Оптически активные вещества делятся на две группы. В первой из них оптическая активность связана с асимметричным строением молекулы, не имеющей ни центра, ни плоскостей симметрии, то есть хиральной. В этом случае оптическая активность вещества проявляется во всех агрегатных состояниях и растворах. Ко второй группе относятся вещества, оптическая активность которых связана с асимметричной структурой самого вещества .
Для веществ, оптически активных лишь в асиметричных состояниях (кварц, киноварь и пр.) , удельная оптическая активность обозначается просто a и формула Био записывается в виде j = ad. Другие вещества активны в любом агрегатном состоянии; это означает, что их оптическая активность определяется свойствами отдельных молекул. Удельная оптическая активность зависит не только от рода вещества, но и от агрегатного состояния, температуры, давления, типа растворителя и т. д. Типичные значения [a] в град/дм·г/см3: 66,473+0,0127 с (раствор в воде) ; 14,83—0,146 с (виннокаменная кислота в воде) ; –3,068+0,08959 с и –5,7 (яблочная кислота в воде и ацетоне соответственно) ; –37 (скипидар в воде) ; 40,9+0,135 с (камфора в этиловом спирте) . Здесь с — концентрация растворенного вещества в г на 100 см3 раствора. Первые две величины верны в интервалах концентраций 0—50, [a] для камфары — в интервале 10—50, остальные — при любой концентрации (если вообще зависят от нее) . Эти значения приведены для стандартных условий: длины волны света 589.3 нм (D-линия) и температуры 20 °С.