Поляризация света при двойном лучепреломлении

Закон малюса

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru

Если на анализатор падает поляризованный луч, плоскость поляризации которого составляет угол Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru с плоскостью поляризации анализатора, то интенсивность прошедшего сквозь анализатора луча определяет закон Малюса.

закон Малюса :

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru ,

где Io - интенсивность луча, прошедшего анализатор и поляризатор, когда их плоскости поляризации параллельны; I - интенсивность луча, выходящего из анализатора, без учета потерь в анализаторе в результате поглощения и рассеяния света.

Поляризация при отражении и преломлении

Если на границу раздела двух сред падает под углом, отличным от нуля, естественный свет, то отраженная и преломленная световая волна будут частично поляризованы.

Формулы Френеля

На рисунке изображены и обозначены соответствующими значками Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru составляющие векторов напряженности электрического поля падающей волны Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru , отраженной волны Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru , преломленной волны Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru .

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru

Относительные значения этих величин следуют из граничных условий, налагаемых на электрическое и магнитное поле световой волны. Формулы, связывающие компоненты векторов Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru , были впервые получены О. Френелем и носят название формул Френеля:

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru

Эти формулы и позволяют рассчитать степень поляризации (20.3.1) отраженной и падающей волны для произвольного угла падения.

Закон Брюстера — закон оптики, выражающий связь показателя преломления с таким углом, при котором свет, отражённый от границы раздела, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, а преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, причем поляризация преломленного луча достигает наибольшего значения. Легко установить, что в этом случае отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны. Соответствующий угол называется углом Брюстера.

Это явление оптики названо по имени шотландского физика Дэвида Брюстера, открывшего его в 1815 году.

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru

Коэффициент отражения Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru показывает, какая часть энергии отражается по отношению к падающей:

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru (3.2.10)

Коэффициент пропускания Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru показывает, какая часть энергии проходит по отношению к падающей:

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru (3.2.11)

В сумме коэффициенты отражения и пропускания равны единице:

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru (3.2.12)


Коэффициенты отражения и пропускания зависят от направления поляризации падающей волны:

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru

Отсюда следует, что при прохождении светом границы раздела двух сред его состояние поляризации изменяется.

Двойно́е лучепреломле́ние — эффект расщепления в анизотропных средах луча света на две

составляющие. Впервые обнаружен на кристалле исландского шпата. Если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча. Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным (o — ordinary), второй же отклоняется в сторону, нарушая обычный закон преломления света, и называется необыкновенным (e — extraordinary).

Поляризация света при двойном лучепреломлении

Явлениедвойного лучепреломления, т.е. раздваивания каждого падающего на двоякопреломляющий кристалл светового пучка, наблюдается при переходе света из изотропной среды в анизотропную.

Это явление впервые обнаружил у исландского шпата (кальцита СаСO3) Э. Бартолин. Если на толстый кристалл исландского шпата направить вдоль его оптической оси узкий пучок света, то из кристалла выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу (рис. 17.28). Даже в том случае, когда первичный пучок падает на кристалл нормально, преломленный пучок разделяется на два (рис. 17.29), причем один из них является продолжением первичного (обыкновенный луч — о), а второй отклоняется (необыкновенный луч — еглавному сечению кристалла, необыкновенный луч — в главной плоскости. Обыкновенный луч подчиняется закону преломления, а для необыкновенного луча этот закон не выполняется: показатель преломления необыкновенного луча является переменной величиной, зависящей от угла падения. После выхода из кристалла, если не принимать во внимание поляризацию во взаимно перпендикулярных плоскостях, эти два луча ничем друг от друга не отличаются. ). Вышедшие из кристалла лучи плоскополяризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях: обыкновенный луч в плоскости, перпендикулярной

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru

Рис. 17.28

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru

Поляризация света при двойном лучепреломлении - student2.ru

Рис. 17.29

Явление поляризации света имеет большое практическое применение

В машиностроении и строительной индустрии явление поляризации света используют для исследования напряжений, возникающих в узлах машин и строительных конструкций. В фотографии поляризационные светофильтры применяются для гашения бликов, возникающих при зеркальном отражении света от фотографируемых объектов. Используя явление поляризации, можно плавно регулировать интенсивность светового излучения. Для этого перед источником света ставят поляризатор и анализатор, относительным поворотом которых достигают необходимого эффекта.

Явление поляризации света применяют также в декоративных целях: при оформлении витрин, устройстве театральных декораций и т.д.

Наши рекомендации