Жарықтың поляризациясы. Брюстер және Малюс заны.

Табиғи және поляризацияланған жарық

Жарық денеге әсер еткенде жарық толқынның электромагниттік өрісінің электрлік құраушысының мәні өте зор, себебі электр өрісі заттың атомдарындағы электрондарға үлкен ықпал етеді. Сол себепті, поляризацияның заңдылықтарын сипаттау үшін біз тек жарық векторы - оның ішінде электр өрісі кернеулігінің векторын қарастырамыз.

Жарық көптеген тәуелсіз жарық шығаратын атомдардың электромагниттік сәулелерінің қосындысы болып келеді. Осыған байланысты, векторының барлық ориентациялары тең ықтималды болады. Осындай жарық табиғи жарық деп аталады (сурет (а)).

Поляризацияланған жарық деп векторының тербеліс бағыты реттелген жарықты айтады.

Аздап поляризацияланған жарық деп (сурет (б)) негізінен векторының тербеліс бағытымен сипатталатын жарық.

Жазық поляризацияланған жарық деп – векторы тек сәуле өтетін бір жазықтықта тербелетін жарықты айтады (жоғарғы суреттегі (в) және төменгі суреттегі (а) және (б)). Бұл жазықтық - поляризация жазықтығы деп аталады.

Егер векторының ұштары уақыт өте сәулеге перпендикуляр жазықтықта шеңберді немесе эллипсті бейнелесе (сурет (в)), онда жарық циркулярлы немесе эллипстіполяризацилянған деп аталады.

Поляризациялану дәрежесі деп Р шамасы аталады:

мұндағыI_max жәнеI_min – сәйкесінше поляризацияланған жарықтың максимал және минимал интенсивтіліктері. Табиғи жарық үшін I_max =I_min және Р=0, жазық поляризацияланған жарық үшін I_min=0және Р=1.

Табиғи жарықты, тек белгілі бір бағыттағы тербелістерді өткізетін, поляризаторлар деп аталатын затты пайдалана отырып, жазық поляризацияланған жарыққа түрлендіруге болады. Поляризатор ретінде векторының тербелуіне қатысты анизатропты орталар қолданылады.

Малюс заңы.

Интенсивтілігі I_табиғи табиғи жарықты Т₁ поляризаторынан өткізелік. Поляризатор жазықтығымен φ бұрыш жасайтын жазықтықта тербелетін А тербеліс амплитудасын А_||=Acosφ және A_{_|_}=A sinφ екі тербеліске жіктеуге болады. Өткен толқынның интенсивтілігі А²_||=A²cos²φпропорционал. Табиғи жарықта φ –дің барлық мәні тең ықтималды, осыған байланысты поляризатордан өткен жарықтың бір бөлігі орташа мәніне тең болады, ал бірінші Т₁поляризатордан өткен жазық поляризацияланған жарықтың интенсивтілігі:

Жазық поляризацияланған жарықтың жолына бірінші поляризаторға ψ бұрыш жасайтындай етіп екінші Т₂ поляризаторды (анализатор) қоялық. Анализатордан өткен жарықтың I интенсивтілігі ψ бұрышқа тәуелді өзгереді – Малюс заңы бойынша :

I=I₀cos²ψ

Сәйкесінше екі поляризатордан өткен жарықтың интенсивтілігі :

Осыдан поляризаторлар параллель болғанда,

поляризаторлар бір-біріне ψ=90⁰ бұрыш жасағанда I_min=0.

Жарықтың шағылу және сыну кезінде поляризациялануы

Егер табиғи жарық екі диэлектриктің бөліну шегарасына түссе, онда шағылған және сынған сәулелер аздап поляризацияланады.

Шағылған сәуледе түсу жазықтығына перпендикуляр тербелістер көп болса, ал сынған сәуледе түсу жазықтығында жатқан тербелістер көп.

Егер түсу бұрышы tgi_B=n₂₁ қатынасы арқылы анықталатын Брюстер бұрышына тең болса, онда шағылған сәуле жазық поляризацияланады.

Сынған сәуле бұл жағдайда максимал поляризациаланады бірақ толық емес.

Шағылған және сынған бұрыштар өзара перпендикуляр болады:

немесе , бірақ , сондықтан .