поляризація світла

Поляризація хвиль - явище порушення симетрії розподілу збурень в поперечної хвилі (наприклад, напруженостей електричного і магнітного полів в електромагнітних хвилях) щодо направлення її поширення. У поздовжньої хвилі поляризація виникнути не може, так як обурення в цьому типі хвиль завжди збігаються з напрямом поширення. [1]

Поперечна хвиля характеризується двома напрямками: хвильовим вектором і вектором амплітуди, завжди перпендикулярним до хвилевого вектору. Так що в тривимірному просторі є ще одна ступінь свободи - обертання навколо хвильового вектора.

Причиною виникнення поляризації хвиль може бути:

§ несиметрична генерація хвиль в джерелі обурення;

§ анизотропность середовища поширення хвиль;

§ заломлення і віддзеркалення на кордоні двох середовищ.

Залежність миттєвих потенціалів при кругової поляризації.

Основними є два види поляризації:

§ лінійна - коливання обурення відбувається в якійсь одній площині. У такому випадку говорять про «плоско-поляризованою хвилі»;

§ кругова - кінець вектора амплітуди описує окружностьв площині коливань. Залежно від напрямку обертання вектора може битьправой або лівої.

На основі цих двох або тільки кругової можна сформувати і інші, більш складні види поляризації. Наприклад, еліптична. У загальному випадку, кругова поляризація - вещьтеоретіческая, на практиці ж кажуть про еліптичної поляризації - з лівим або правим напрямком обертання.

Закон Малюса - фізичний закон, що виражає залежність інтенсивності лінійно-полярізованногосвета після його проходження через поляризатор від кута між площинами поляризації падаючого світла і поляризатора.

де I0 - інтенсивність падаючого на поляризатор світла, I - інтенсивність світла, що виходить з поляризатора, ka - коефіцієнт прозорості поляризатора.

Встановлено Е. Л. Малюсом в 1810 році.

У релятивістської формі

де # 969; і - циклічні частоти лінійно поляризованих хвиль, падаючої на поляризатор і вийшла з нього.

Світло з іншої (не лінійна) поляризацією може бути представлений у вигляді суми двох лінійно-поляризованих складових, до кожної з яких можна застосувати закон Малюса. Згідно із законом Малюса розраховуються інтенсивності світла, що проходить у всіх поляризаційних приладах, наприклад в поляризаційних фотометрах і спектрофотометрах. Втрати на відбиття, що залежать від і не враховуються законом Малюса, визначаються додатково.

- Світло сонця, що є тепловим випромінюванням, не має поляризації, однак розсіяне світло неба набуває часткову лінійну поляризацію. Поляризація світла змінюється також при відображенні. На цих фактах засновані застосування поляризують фільтрів в фотографії і т. Д.

Лінійну поляризацію має зазвичай випромінювання антен.

За зміною поляризації світла при відбитті від поверхні можна судити про структуру поверхні, оптичних постійних, товщині зразка.

Є однак залежить від показника заломлення такий кут падіння aБР = arctg n. званий кутом Брюстера. при якому відбитий промінь виявляється поляризованим повністю.

Поляризація має місце і при подвійному променезаломлення. яке полягає в тому, що в кристалі світловий промінь розщеплюється на два, поляризованих у взаємно-перпендикулярних напрямках і мають різні швидкості поширення в кристалі. Ісландський шпат є прикладом такого кристала (рис. 15.3). Подвійне променезаломлення - наслідок оптичної анізотропії кристалів: оптичні властивості виявляються залежними від напрямку в кристалі, що, в свою чергу, пов'язано з анізотропією кристалічної решітки.

Обертання площини поляризації поперечної хвилі - фізичне явище, що полягає в повороті поляризационного вектора лінійно-поляризованої поперечної хвилі навколо її хвильового вектора при проходженні хвилі через анізотропну середу. Хвиля може бути електромагнітної, акустичної, гравітаційної і т. Д.

Лінійно-поляризована поперечна хвиля може бути описана як суперпозиція двох циркулярно поляризованих хвиль з однаковим хвильовим вектором і амплітудою. В ізотропному середовищі проекції польового вектора цих двох хвиль на площину полярізацііколеблются синфазно, їх сума дорівнює польовому вектору сумарною лінійно-поляризованої хвилі. Якщо фазова швидкість циркулярно поляризованих хвиль в середовищі різна (циркулярна анізотропія середовища, див. Також Подвійне променезаломлення), то одна з хвиль відстає від іншої, що призводить до появи різниці фаз між коливаннями зазначених проекцій на обрану площину. Ця різниця фаз змінюється при поширенні хвилі (в однорідному середовищі - лінійно зростає). Якщо повернути площину поляризації навколо хвильового вектора на кут, рівний половині різниці фаз, то коливання проекцій польових векторів на неї будуть знову синфазних - повернена площину буде площиною поляризації в даний момент.

Обертання площини поляризації електромагнітної хвилі в плазмі при накладенні магнітного поля (ефект Фарадея).

Таким чином, безпосередньою причиною повороту площини поляризації є набіг різниці фаз між циркулярно поляризованими складовими лінійно-поляризованої хвилі при її поширенні в циркулярно-анізотропному середовищі. Для електромагнітних коливань таке середовище називається оптично активної (або гіротропному), для пружних поперечних хвиль - акустично активною. Відомий також поворот площини поляризації при відбитті від анізотропного середовища.

У разі акустичних коливань поворот площини поляризації спостерігається лише для поперечних пружних хвиль (так як для поздовжніх хвиль площину поляризації не визначена) і, отже, може відбуватися лише в твердих тілах, але не в рідинах або газах.

Цукрометрія - метод визначення концентрації розчинів оптично активних речовин (гл. Обр. Сахаров, звідки назв. Методу), заснований на залежності обертання площини поляризації від концентрації розчину. С. застосовується в харчовій і хім - фармацевтичних. промисловості.