Свет естественный и поляризованный

С точки зрения волновой теории свет представляет собой электромагнитные волны, которые являются поперечными, т.е. векторы напряженности электрического и магнитного полей колеблются в направлениях, перпен­ди­ку­ляр­ных направлению распространения луча (угол между направлениями колебаний и также равен p /2, рис. 6.1). Так как при взаимодействии света с веществом основную роль играет вектор напряженности электрического поля , то часто его называют световым вектором, и когда говорят о световых колебаниях, то имеют в виду, прежде всего, колебания именно вектора .

У естественного света колебания вектора (а следовательно, и ) по всем направлениям (в плоскости, перпендикулярной направлению распространения луча) происходят с равной вероятностью, быстро и беспорядочно сменяя друг друга (рис. 6.2,а). Свет, у которого направления колебаний упорядочены каким либо образом, называется поляризованным. Различают несколько видов поляризованного света: линейно-поляризованный; частично-поляризованный; поляризованный по эллипсу; поляризованный по кругу. Если колебания светового вектора происходят только в одной плоскости, свет называется плоскополяризованным (рис.6.2.б). В случае плоскополяризованного света плоскость, в которой колеблется электрический вектор и которая проходит через луч, называют плоскостью поляризации.

Плоскополяризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов - поляризаторов, которые свободно пропускают колебания только одного направления. Плоскость поляризатора, параллельная тем колебаниям, которые проходят через него, называется главной плоскостью. Если на поляризатор попадает плоскопо­ляризо­Ван­ный свет, то интенсивность прошедшего через него света I связана с интенсивностью падающего света I₀ законом Малюса:

I = I₀ сos² a,

где a - угол между плоскостью поляризации падающего света и главной плоскостью поляризатора.

Свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений, называется частично поляризованным(рис. 6.2, в). Такой свет можно рассматривать как смесь естественного и плоскополяризованного. Он может быть разложен на две плоскопо-ляризованные волны с взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний и разными амплитудами Е_min и Е_max (рис. 6.2,г). Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении последнего вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от I_max до I_min, причем переход от одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте на угол j = p /2 (за один полный оборот два раза будет достигаться максимальное и два раза ­ минимальное значение интенсивности). Степень поляризации частично поляризованного света определяется выражением

. (6.1)

Для плоскополяризованного света I_min = 0 и Р = 1. Для естественного света I_max = I_min и Р = 0. Свет, в котором световой вектор меняется со временем так, что конец его описывает эллипс, называется эллиптически поляризованным(рис. 6.2,д). Эллиптически поляризованный свет можно получить при сложении двух когерентных плоскополяризованных световых волн, имеющих некоторый сдвиг фаз и перпендикулярные плоскости колебаний. Частным случаем эллиптической поляризации является свет, при котором конец светового вектора описывает окружность (рис. 6.2,е). Свет, поляризованный по кругу, можно получить при наложении двух волн с взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний, одинаковыми амплитудами и сдвигом фаз, равным p /2.