Поляризація світла при відбиванні. Закони Брюстера й Малюса
Якщо природне світло палає на межу поділу двох діелектриків (наприклад, повітря і скла), то частина його відбивається, а частина заломлюється і поширюється у другому середовищі.
Якщо поставити на шляху відбитого і заломленого променів аналізатор, то буде видно, що відбитий і заломлений промені частково поляризовані: при повертанні аналізатора навколо осі інтенсивність світла періодично підсилюється і ослаблюється (повного затухання не спостерігається).
Проведені дослідження показали, що у відбитих променях переважають коливання, перпендикулярні до площини падіння, в заломленому – коли-вання, паралельні до площини падіння (рис.4).
Ступінь поляризації - ступінь виділення світлових хвиль з певною орієнтацією електричного вектора - залежить від кута падіння променів і показника заломлення.
Шотландський фізик Брюстер встановив закон, згідно з яким відбитий промінь є повністю плоскополяризованим при куті падіння (кут Брюстера), який задовольняє умову
(7)
Рис. 4
де –показник заломлення другого середовища відносно першого.
Ступінь поляризації заломленого променя при куті падіння досягає найбільшого значення, проте цей промінь залишається поляризованим лише частково.
Якщо світло падає на границю поділу під кутом Брюстера, то відбитий і заломлений промені будуть взаємно перпендикулярними.
Відбивання під кутом Брюстера дає змогу отримати лінійно поляризоване світло, однак його інтенсивність невелика і для скла (n=1,5) дорівнює близько 15%, тобто основна його частина поширюється у напрямку заломлення хвилі, яка поляризована не повністю. Для збільшення ступеня поляризацій заломлених хвиль їх треба пропустити крізь стіс скляних пластинок. Cтіс з десяти скляних пластинок дає змогу отримати майже стопроцентну поляризацію заломлених хвиль.
Нехай на поляризатор падає природне світло (рис.5).
Виберемо хвилю, вектор напруженості електричного поля якої , коливається у площині, що утворює з головною площиною поляризатора р-р кут φ. При вході в поляризатор падаючу хвилю можна подати у вигляді двох коливань, які відбуваються у взаємно перпендикулярних площинах:
Перше коливання пройде через поляризатор, друге буде затримане. Інтенсивність хвилі, що пройшла через поляризатор, пропорційна квадрату амплітуди хвилі, тобто дорівнює
(8)
Рис.5
де – інтенсивність хвиль, амплітуда яких .
В природному світлі всі значення φ рівно імовірні. Тому частина світла, яке про йшло через поляризатор, буде дорівнювати середньому значенню , тобто ½.
Якщо обертати поляризатор навколо напрямку проходження природного світла, то інтенсивність світла, яке пройшло через поляризатор, залишається незмінною, при цьому змінюється лише орієнтація площини поляризації світла.
Розглянемо випадок проходження лінійно поляризованого світла через аналізатор. При вході в аналізатор світлового променя з напрямком амплітуди вектора Е під кутом до площини поляризації аналізатора, амплітуда електричного вектора якого Ер, ділиться на два лінійно поляризованих промені. Через аналізатор пройде лише складова амплітуди
(9)
Інтенсивність променів, які пройдуть через аналізатор, пропорційна квадрату амплітуди, тому
(10)
Отримане співвідношення називається законом Малюса.
Дата добавления: 2015-08-26; просмотров: 875;