Поляризация света при отражении и преломлении

Пусть на границу раздела двух диэлектриков с различными показате­лями преломления п1 и п2 падает луч естественного света. Обозначим компоненту вектора напряженности Е электрического роля, перпенди­кулярную плоскости падения, как E, а лежащую в плоскости падения - Е. В естественном свете амплитуды компонент Е и Е равны между собой.

При отражении и преломлении естественного света на границе разде­ла двух диэлектриков свет частично поляризуется, т.е. в отраженном луче преобладают колебания вектора Е, перпендикулярные плоскости падения, а в преломленном луче - колебания вектора Е в плоскости падения (рис. 14.5). Теория Максвелла позволяет найти связь ампли­туд колебаний векторов Е_ и E в отраженном и преломленном лучах с амплитудами колебаний напряженности в падающем луче (формулы Френеля), а также соответствующие коэффициенты отражения

ρ = I.отp / I┴ Пад

ρ = I║отр/ I Пад

Здесь I┴ Пад и I Пад ~ интенсивности ┴ и ||-компонент в падающем луче, I.отp и I║отр ~ интенсивности компонент в отраженном луче.

На рис. 14.6 представлена зависимость коэффициентов отражения ρs и ρp от угла падения а при падении света на стекло, для которого по­казатель преломления имеет значение п = 1,52. Из рисунка видно, что при всех углах 0 < а < π/2 s-компонента имеет больший коэффициент отражения, следовательно в отраженном свете s-колебания будут преоб­ладать над р-колебаниями.

00 30° 60° 90°

Угол падения а

 

 

Рис. 14-5. Поляризация света

Рис. 14.6. Коэффициенты отражения света при

отражении от стекла

При некотором значении аB угла падения а, называемом углом Брюстера, компонента Ене отражается. В этом случае отраженный свет окажется полностью поляризованным перпендикулярно плоскости паде­ния (рис. 14.7). При угле Брюстера отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны, т.е. сумма угла падения и угла преломления β равна π/2

 

 

 

 

Рис. 14.7. Угол Брюстера

 

Поэтому с учетом закона

 

Снеллиуса (преломление )

sin a/sinβ=n2/n1

 

будем иметь (14.10)

 

Соотношение (14.10) называют зако­ном Брюстера. Рис. 14.7 относится к случаю падения света из воздуха (n1 = 1) на стекло (n2 = 1,52). При этом угол Брюстера а = 56°40'.

Преломленный луч поляризован всегда лишь частично, в нем преоб­ладают колебания, происходящие в плоскости падения. Степень поляри­зации преломленного луча становится наибольшей при угле падения аB.Чтобы достичь еще большей степени поляризации преломленного луча, его пропускают под углом Брюстера через стопу стеклянных пластинок, сложенных одна с другой (стопа Столетова). Если стопа состоит из 8 - 10 пластинок, то проходящий через нее свет практически полностью поля­ризован. Интенсивности отраженного и прошедшего лучей одинаковы и каждая составляет половину интенсивности падающего луча (если пре­небречь поглощением в стекле). Направление колебаний в отраженном и прошедшем лучах взаимно перпендикулярны.

Рассмотрим теперь физическую суть явления поляризации света при
отражении от поверхности какого-либо тела. Световая волна при своем
движении в веществе заставляет заряды, входящие в состав его моле­
кул, совершать вынужденные колебания, т.е. колебания, частота кото­
рых равна частоте волны. Движущиеся заряженные частицы создают
в пространстве переменные электрическое и магнитное поля, т.е. ис­
пускают электромагнитные волны. Эти волны называют вторичными.
Волна, отраженная от поверхности тела, представляет собой суперпози­
цию вторичных волн. Преломленная световая волна есть суперпозиция
падающей (первичной) волны и вторичных волн, распространяющихся в
том же направлении.

 

На заряд q в электромагнитном поле действуют две сила. Электри­ческое поле действует на этот заряд с силой Fe = qE . Действие на заряд магнитного поля определяется силой Лоренца. Причем первая си­ла существенно превышает по величине вторую. Поэтому заряженная частица в электромагнитной волне совершает вынужденные колебания в направлении вектора Е напряженности электрического поля. Движу­щийся заряд испускает электромагнитные волны во всех направлениях. Однако интенсивности этих волн не одинаковы. Наибольшей интенсивно­стью обладают вторичные волны, испущенные в направлениях, которые перпендикулярны скорости движения заряда, т.е. направлению вектора

Е напряженности поля первичной волны. В направлении, в котором

происходят вынужденные колебания заряда, т.е. вдоль вектора Е элек­тромагнитные волны зарядом не испускаются. При падении света на поверхность тела под углом Брюстера направление вынужденных коле­баний зарядов под действием поля Е совпадает с направлением отра­женного луча (рис. 14.7). Поэтому интенсивность Iотраженного света равна нулю.








Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 1266;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.