Полная и частичная поляризация света

Виды поляризованного света

Прежде чем научиться определять формулу степени световой поляризации и производить точные расчеты, необходимо понять, какие бывают основные виды поляризованного света:

  1. Эллиптическая поляризация — конец волновой си такого света описывает сам эллипс.
  2. Линейная поляризация – частные и непостоянный случай первого варианта, который действует строго в одном направление.
  3. Круговая или циркулярной поляризация — любой естественный свет возможно представить, как сумму двух взаимно перпендикулярно поляризованных сред.

При этом две перпендикулярно поляризованные волны никогда не взаимодействуют с другими элементами. Их интерференция априори невозможна, так как с точки зрения взаимосвязи амплитуд, они как бы не существуют в реальности друг для друга. Когда они встречаются, то просто проходят дальше, не изменяя своих свойств.

Применение эффекта поляризации весьма обширно. Направив на определенный предмет естественный свет, а получив частично поляризованный, исследователи могут говорить о характеристиках данной поверхности. Однако определить степень поляризации частично поляризованного света нелегко.

Определение 2

Излучение, которое не оснащено конкретными выделенными направлениями, принято называть естественным.

Однако для обитателей нашей планеты это в некотором смысле необходимое приближение. Солнце дает мощный поток электромагнитных волн, имеющих различные длины. Это излучение изначально не поляризовано. Но проходя сквозь толстый атмосферный слой, световые лучи приобретает незначительную поляризацию. Так что уровень преломления естественного света в целом не равен нулю. Этой величиной, из-за ее небольших размеров, часто пренебрегают. Учитывается она только при проведении точных астрономических вычислений, где самая незначительная погрешность может прибавить новой сверхзвезде лет или расстояния.

Двойное лучепреломление — метод получения поляризованного света

Исландский шпат — лучший материал для изучения и демонстрации явления поляризации света при двойном лучепреломлении, не смотря на то, что известно много естественных и искусственных кристаллов с аналогичными свойствами.

Кристалл исландского шпата выкалывается в форме ромбоэдра, причем его ромбы (грани) имеют углы $101{}^\circ 52’$ и $78{}^\circ 08’$. В случае падения на подобное тело узкого пучка света, данный пучок преломляется и производит два пучка, с немного отличающимися направлениями. В том случае, если мы имеем дело с узким пуком света, и толстым кристаллом, то на выходе из вещества получают два пучка, которые параллельны первоначальному пучку.

В случае нормального падения первичного пучка света на грань кристалла шпата преломленный пучок делится на два, причем один из них становится продолжением входящего пучка, а другой отклоняется, то есть угол преломления не равен нулю (рис.1). Луч, который отклоняется, называют необыкновенным. Отличия в отклонении лучей говорят о том, что кристалл имеет разные показатели преломления для данных лучей. Исследования показали, что в кристалле шпата обыкновенный луч имеет показатель преломления одинаковый для всех направлений. Тогда как показатель преломления необыкновенного луча зависит от направления распространения света.

Рисунок 1.

Выделенное направление в кристалле исландского шпата, в котором луч не раздваивается, называют оптической осью кристалла. Это направление составляет определенные углы с ребрами естественного кристалла. Если мы имеем дело с кристаллом в виде ромбоэдра, то оптическая ось параллельна диагонали, которая соединяет углы тела. Оптическая ось в таком кристалле — это определенное направление, а не избранная линия. Плоскость, которая проходит через оптическую ось и нормаль распространяющихся волн называют плоскостью главного сечения (главной плоскостью).

Пусть пучок света падает перпендикулярно на естественную грань кристалла шпата. Главную плоскость проведем через падающий луч. При этом внутри кристалла идут два луча (обыкновенный и необыкновенный). Необыкновенный луч отклонен и лежит вместе с первым в главной плоскости. Из кристалла выйдут два луча, параллельных падающему лучу и находящихся в главной плоскости, но смещенных по отношению друг к другу. Если кристалл вращать вокруг направления падающего луча, то один преломленный луч будет неподвижен, другой обходит вокруг первого.

Замечание 1

При исследовании данных лучей с помощью турмалина (стеклянного зеркала) выясняется, что они оба поляризованы, но в перпендикулярных плоскостях. Колебания вектора $\overrightarrow{D}$ обыкновенной волны идет нормально к главной плоскости, а необыкновенной в главной плоскости. При этом интенсивности преломленных лучей одинаковы, если на кристалл падает естественный свет. Надо отметить, что направление поляризации зависит только от ориентации кристалла и не зависит от того поляризован ли падающий свет.

Пример 1

Задание: Каков угол между плоскостями поляризатора и анализатора ($\alpha $), если естественный свет проходит последовательно через них. Поляризатор и анализатор поглощают и отражают 10\% падающего света ($k_1=k_2=0,1$). При этом интенсивность света вышедшего из анализатора составляет 12\% интенсивности света падающего на поляризатор.

Решение:

Интенсивность света, после его прохождения сквозь поляризатор можно найти как

\

где $\left(k_1+k_2\right)$- относительная потеря интенсивности света в поляризаторе, $I_0$ — интенсивность естественного света, падающего на поляризатор. Свет по выходу из поляризатора становится поляризованным. Интенсивность света после прохождения анализатора можно найти в соответствии с формулой:

\

Подставив выражение (1.1) в правую часть формулы (1.2), получим:

\

Из выражения (1.3) получим $cos\alpha :$

\

Имея из условия задачи соотношение:$I_2=0,12I_0$, подставим его в формулу (1.4) и все остальные данные, получим:

\

Ответ: $\alpha ={arccos \left(0,61\right)\ }.$

Пример 2

Задание: Приведите примеры для чего можно использовать явление поляризации света?

Решение:

Явление поляризации и поляризованный свет на практике используют для:

  • модуляции и исследования потоков света в квантовой и волновой оптике,

  • конструирования поляриметров (аналитических устройств), при использовании которых находят концентрацию веществ в растворах,

  • поляризационных фильтров, например, для устранения бликов в оптических приборах,

  • создания лазеров,

  • плавного регулирования интенсивности светового пучка.

Поляризация искусственного и естественного света

В большинстве своем свет, который мы видим вокруг себя является неполяризованным.

Линейно поляризованный свет исходит от лазерных источников.

При отражении или рассеянии свет может стать поляризованным. Например, голубой свет от неба полностью или частично поляризован.

Определение

Частичная поляризация света – это нестабильное соотношение между составляющими света, которые могут изменяться во времени, зависят от величин световой оси.

Но свет, который излучают естественные или искусственные источники, например, солнечный свет, излучение ламп накаливания, вектор напряженности колеблется в разных направлениях, такой свет является неполяризованным. Свет, исходящий от такого рода источников, состоит из вкладов огромного числа независимо излучающих атомов, они обладают разной ориентацией светового вектора \ в волнах, которые они излучают. Поэтому в результирующей волне вектор во времени хаотично изменяет свою ориентацию, в результате получаются в среднем равноправные направления колебаний.

Естественный свет — это другое название неполяризованного света.

Степень поляризации естественного света будет зависеть от угла падения и материала отраженных поверхностей.

Вектор \ может быть спроецирован на 2 плоскости, которые взаимно перпендикулярны, в любой момент времени.

Рис. 7. Разложение вектора \ по осям

Это означает, что поляризованную и неполяризованную волну можно представить как суперпозицию двух линейно поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях волн: \.

При этом в поляризованной волне обе составляющие Ex (t) и Ey (t) когерентны, то есть разность фаз между Ex (t) и Ey (t) постоянна, а в неполяризованной волне составляющие Ex (t) и Ey (t) – некогерентные, то есть разность представляет собой случайную функцию времени.

Явление двойного лучепреломления света можно объяснить тем, что во многих кристаллических веществах показатели преломления волн различны, при этом они линейно поляризованы, а плоскости взаимно перпендикулярны.

Это объясняет тот факт, что кристалл исландского шпата раздваивает проходящие через него лучи (РИСУНОК 1). На выходе из кристалла два луча линейно поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. Анизотропные кристаллы — это материалы, в которых происходит двойное лучепреломление.

С помощью разложения вектора \ на составляющие по осям можно разъяснить закон Малюса (РИСУНОК 2).

Определение

Дихроизма — это явление, которое заключается в различной степени поглощении веществом света в зависимости от его поляризации. У большей части кристаллов поглощение света напрямую зависит от направления электрического вектора в световой волне.

Этой особенностью обладают пластины турмалина, которые использовал Малюс в своих опытах. Имея определенную толщину пластина турмалина почти полностью поглощает одну из взаимно перпендикулярно поляризованных волн (например, Ex) и частично пропускает вторую волну (Ey).

Направление колебаний электрического вектора в прошедшей волне называется разрешенным направлением пластины.

Пластину турмалина можно применить для получения поляризованного света, тогда она выступает в роли поляризатора, или для анализа поляризации света, тогда она является анализатором.

В настоящее время активно используются искусственные дихроичные пленки — поляроиды. Они почти целиком пропускают волну разрешенной поляризации, но не пропускают волну, поляризованную в перпендикулярной плоскости. Приходим к выводу, что поляроиды — это идеально подходящие поляризационные фильтры.

На рисунке 8 представлено прохождение естественного света через два идеальных поляроида П1 и П2, при этом разрешенные направления их повернуты друг относительно друга на некоторый угол φ.  

Первый поляроид является катализатором, он превращает естественный свет в линейно поляризованный.

Второй поляроид в данной паре выступает в роли анализатора, служит для анализа характера поляризации, падающего на него света.

Рис 8. Прохождение естественного света через два идеальных поляроида, где yy’– разрешенные направления поляроидов

Амплитуду линейно поляризованной волны после прохождения света через первый поляроид можно обозначить в виде \[E_{0}=\sqrt{I_{0} / 2}\], это приводит к тому, что пропущенная вторым поляроидом волна будет иметь амплитуду E = E cos φ.

Получаем, что интенсивность поляризации света I линейно поляризованной волны на выходе второго поляроида будет записана следующим образом: \.

Это доказывает, что в электромагнитной теории света, закон Малюса можно объяснить путем разложения вектора \ на составляющие.

Рис. 9. Модель поляризации света

Рис. 10. Модель закона Этьена Малюса

Способы и приборы, применимые для создания поляризованного света

Так, поляризованный свет появляется: при отражении света, его преломлении, дифракции, рефракции, люминесценции, формировании излучения лазеров.

Оптическими устройствами, которые служат для получения поляризованного света, могут быть: призмы, кристаллы, дифракционные решетки, люминесцирующие вещества, поляризованные пленки, лазеры. Устройства (приборы) при использовании которых получают поляризованный свет, называют поляризаторами (поляроидами, анализаторами, модуляторами).

Раздел оптики, в котором изучают проблемы получения, преобразования и использования на практике поляризованного света, называют полярометрией.

Что такое поляризация света

Поляризация света доказывает, что свет это поперечная волна. То есть, речь идет о поляризации электромагнитных волн в целом, а свет – это одна из разновидностей, свойства которой подчиняются общим правилам.

Поляризацией называют свойство поперечных волн, вектор колебания которых всегда перпендикулярен направлению распространения света или чего-то еще. То есть, если выделить из света лучи с одинаковой поляризацией вектора, то это и будет явление поляризации.

Чаще всего мы видим вокруг себя неполяризованный свет, так как у него вектор напряженности двигается во всех возможных направлениях. Чтобы он стал поляризованным, его пропускают через анизотропную среду, она отсекает все колебания и оставляет только одно.

Сравнение обычного и поляризованного света.

Сущность полной и частичной поляризации света

Замечание 1

Полную поляризацию естественного света характеризуют некой проекцией центральной траектории конца вектора в каждой точке светового луча на плоскость, которая в обязательном порядке перпендикулярна лучу.

В общем случае такая эллиптическая поляризация представляет собой эллипс, что непосредственно связан с постоянством разности фаз и частоты колебаний между взаимно перпендикулярными параметрами в монохроматической волновой системе. Для детального описания полной поляризации света необходимо изначально знать точное направление вращения по эллипсу и ориентацию векторов, а также их эксцентриситет.

Замечание 2

Частичная поляризация света представляет собой фазовое нестабильное соотношение между компонентами света, которые могут меняться со временем и зависят от измерения всех величин световой оси.

Однако может случиться и так, что составляющие пучок света электромагнитные волны меняются не совершенно хаотически, а действуют взаимно перпендикулярными элементами в некоторой фазовой корреляции, сохраняющейся в течение длительного периода времени. Степень подобного явления в таком частично поляризованном свете описывают коэффициентом уровня поляризации света.

Стоит отметить, что к частичной или полной поляризации света может приводить огромное количество физических процессов. Это, например, преломление и отражение световых лучей, при которых общая поляризация обусловливается различием оптических свойств границы раздела двух пространств для компонент пучка света. Такой эффект может поляризоваться при плавном прохождении через среды, которые обладают естественными или другими воздействиями, вызванные внешними факторами. Поляризация света весьма чувствительна к показателю ориентации и напряженности магнитных и электрических полей; в силовых структурах компоненты, на которые в результате расщепляются спектральные линии светового испускания, оказываются полностью поляризованными.

Примеры частичной поляризации

Ярким примером частичной поляризации выступает свет Солнца, который уже прошел сквозь атмосферу планеты. Толстый слой смеси определенных газов все время находится в хаотичном движении, какие-то участки в итоге уплотняются, другие – разряжаются.

Эти уплотнения постепенно рассеивают часть электромагнитных небольших колебаний, так что до земной поверхности свет доходит частично поляризованным, в остальных случаях излучение световых лучей считается естественным.

Полная поляризация света, источником которого является чистое небо, – это самый простой и широко применяющийся пример данного явления. Другими довольно распространёнными случаями называют блики, расположенные на поверхности воды и стеклянных витринах. При необходимости ликвидировать их можно воспользоваться специальными поляроидными фильтрами, которыми чаще всего пользуются фотографы.

Они становятся незаменимыми, если необходимо запечатлеть на фото защищенные стеклом изображения или же музейные экспонаты. Принцип их прямого действия базируется на том факте, что любой отраженный объект в зависимости от изначального угла своего падения имеет определенную степень поляризации. Таким образом, при взгляде на такой блик можно легко подобрать необходимый угол расположения фильтра, при котором он подавляется до полного исчезновения.

Аналогичного принципа работы придерживаются производители качественных и известных марок противосолнечных очков. Благодаря применению в их стекле поляроидных фильтров возможно убрать ненужные блики, которые исходят от поверхности морской поверхности или мокрого шоссе.

Поляризация света представляет собой не просто физическое явление, которое интересно и нужно изучать. Оно широко используется в современном мире на практике.

Направления поляризации

В описании и реализации ориентации электромагнитного поля волны света ученые обычно указывают только направление электрического поля, так как вектор магнитного элемента определяется наличием перпендикулярности лучей по отношению к направлению движения. Линейный и естественно поляризованный свет отличается тем, что в последнем все поля осциллируют исключительно в фиксированные стороны по мере постепенного перемещения волны. Возможны и другие состояния эффекта поляризации. В случае круговой оси магнитного и электрического полей постоянно вращаются относительно направления распределения с хаотичной амплитудой. Эллиптически поляризованный свет расположен в промежуточном положении между круговой и линейной поляризациями.

Рассмотрим основные виды поляризации естественного света, которые встречаются чаще всего:

  1. Поляризация естественного света при преломлении происходит при падении света на гладкую не искаженную поверхность, которая разграничивает две прозрачные среды. В результате часть его отражается, а часть, оказавшаяся под преломлением, идет далее внутрь второй среды. Преломленные лучи естественного света также оказываются частично поляризованными.
  2. Поляризация света при рассеянии осуществляется сквозь атмосферу, где лучи солнечного света встречают на пути атомы и молекулы газов, а также другие всевозможные мелкие частицы, размеры которых значительно меньше длины световой волны. Происходящее рассеяние светового вектора в атмосфере всегда сопровождается его частичной поляризацией. В атмосфере уровень этого явления происходит под углом 90° к лучу солнца и составляет примерно 85% от всего количества рассеянного в данном направлении света.
  3. Поляризация естественного света при двойном лучепреломлении в кристаллах. Большинство прозрачных веществ представляет собой некую анизотропную среду, оптические свойства которой непосредственно зависят от изначального направления распространения световой волны. Такой эффект обусловлен структурой кристаллической решетки. Только кристаллы элементарной формы – кубической, в которых межатомные промежутки одинаковы по всем трем основным осям, считаются изотропными, поэтому проходит через них без видимых изменений.

В конце 1808 года исследователь Этьен-Луи Малюс предположил, что отраженный от неметаллических поверхностей свет частично поляризуется. Степень этого явления зависит от угла падения и параметра преломления самого отражающего материала. В одном из крайних случаев, когда тангенс угла падения естественного луча в воздухе равен величине преломления центрального элемента, отраженный свет становится линейно поляризованным.

Такой эффект известен в физике как закон Брюстера. Направление поляризации естественного света всегда параллельно отражающей поверхности. Так как дневные блики, как правило, формируются в результате отражения от горизонтальных поверхностей, таких как вода и дороги, в солнечных очках зачастую используются специальные фильтры, чтобы убрать горизонтально поляризованный свет и выборочно избавиться от отблесков света.

Закон Брюстера и корпускулярно-волновой дуализм

Рисунок 2. Закон Брюстера. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Замечание 1

Закон Брюстер гласит, что преломление сред зависит от угла, которые устанавливает основные показатели светового луча.

Таким образом, если тангенс угла падения пучка света на границу раздела двух одинаковых диэлектриков равен относительному параметру преломления, то отраженный элемент полностью поляризован в той плоскости, которая перпендикулярна к поверхности падения.

Вращение плоскости световой поляризации – систематический поворот поверхности линейно поляризованного светового луча при его прохождении через определенное вещество.

Такой эффект часто наблюдается в средах, которые оснащены круглым двойным лучепреломлением, то есть различными показателями преломления для поляризованных по кругу векторов. Линейно поляризованный световой луч можно представить, как итог сложения двух осей, что распределяются в одном направлении. Если такие два элемента распространяются в физическом теле с различными скоростями, то это приводит к внезапному повороту плоскости поляризации суммарного луча. Следовательно, вращение плоскости, согласно закону Брюстера, может быть обусловлено внешним магнитным полем или внутренней структуры вещества.

Для исследования поляризованного света существуют и часто используются специальные поляризационные устройства. Они обладают свойством пропускать основные составляющие луча с определенным направлением электрической оси, которое называется коэффициентом пропускания поляризационного объекта.

Опыты русского ученого Лебедева в корпускулярно-волновом дуализме показали, что свет может оказывать существенной давление на окружающие вещи. Перед ученым возникло огромное количество технических сложностей. Несмотря на это, он экспериментально доказал, что фотоны светового луча передают поверхностям ненулевой импульс, когда встречают серьезные преграды.

В результате исследователям пришлось признать: любая элементарная частица – это одновременно и материальный объект, и волна. Фотоны обладают как признаками осциллятора, так и характеристиками материального вещества. Это и есть ключевой принцип корпускулярно-волнового дуализма. Также необходимо было понять, как именно движется и существует в пространстве бесконечная волна с конечной массой. На помощь пришло определение «квант», представляющий собой минимальный пакет общего целого, взаимодействующий с веществом.

На сегодняшний день физики выделяют такие кванты:

  • гравитационного поля — предсказаны только с теоретической точки зрения и не имеют научного доказательства;
  • глюонного поля – его элементы были найдены, в отличии от гравитонов;
  • коллективного взаимодействия узлов — отвечают за превращение электромагнитного излучения в звук.

Кто открыл явление и что оно доказывает

Рассматриваемое понятие впервые в истории было использовано известным британским ученым И. Ньютоном в 1706 году. Но объяснил его природу другой исследователь – Джеймс Максвелл. Тогда природа световых волн не была известна, но по мере накопления различных фактов и результатов различных экспериментов появлялось все больше доказательств поперечности электромагнитных волн.

Первым проводил эксперименты в этой области голландский исследователь Гюйгенс, это происходило в 1690 г. Он пропускал свет через пластину исландского шпата, в результате чего обнаружил поперечную анизотропию луча.

Первые доказательства поляризации света в физике были получены французским исследователем Э. Малюсом. Он использовал две пластины турмалина, и в итоге вывел закон, названный в его честь. Благодаря многочисленным экспериментом была доказана поперечность световых волн, что помогло объяснить их природу и особенности распространения.

Что такое степень поляризации света, от чего она зависит

В 1811 году француз Доминик Франсуа Араго обнаружил отличия в оптической активности разных веществ — способности изменять направление поляризации света, прошедшего через кристалл. В 1815 году шотландец Дэвид Брюстер установил, что тангенс угла полной поляризации, известного теперь, как угол Брюстера, равен показателю преломления вещества, тем самым выведя формулу для подсчета этого угла.

Закон Брюстера:

\(\tan{\left(\alpha\right)}_{Бр}\;=\;\frac{n_2}{n_1}.\)

Луч, отраженный под углом Брюстера, полностью поляризован и всегда расположен под углом 90 градусов к преломленному лучу. Каждая точка поверхности, куда попадает волна, становится вторичным источником лучей — она провоцирует совместные осцилляции дипольных моментов в диэлектрике на молекулярном уровне. Новые волны, попадая в свободное пространство, при движении вперед создают отраженную и преломленную волну.

Под другим углом граница раздела сред не может отразить 100% света, часть его входит в состав преломленного луча, так что полная поляризация недостижима. Чтобы вычислить степень частичной поляризации, нужно воспользоваться выражением:

\(p = \frac{I_{max} — I_{min}}{I_{max} + I_{min}}.\)

\(I_{max}\) и \(I_{min}\) здесь — максимальная и минимальная интенсивность. Если свет естественный, они равны, и степень поляризации равна нулю.

Для эллиптически поляризованных лучей света понятие степени поляризации не применимо. Она всегда будет равна единице, так как колебания этих лучей полностью упорядочены. Если \(I_{min}\) равна нулю, то степень поляризации будет также равна единице, а поляризатор называется идеальным. Свет при этом будет называться плоскополяризованным.

1.2. Анализ поляризации. Степень поляризации

Для анализа поляризации света применяются устройства,
называемые поляризаторами. С технической стороны поляризаторы
могут быть самых разных типов: кристаллические, пленочные, отражательные и
т. п. Некоторые типы поляризаторов и принципы их работы будут рассмотрены
ниже. Но независимо от конкретного устройства, поляризатор пропускает свет с
определенной ориентацией вектора E. Таким образом, прошедший через
поляризатор свет всегда линейно поляризован.

Если и падающий на поляризатор свет также линейно поляризован, то
пройдет только проекция электрического вектора на направление пропускания
поляризатора (рис. 4.5.). Следовательно,  и
,                                          (4.5)

где j – угол между
плоскостью поляризации падающей волны и направлением пропускания поляризатора.
Соотношение (4.5) называется законом Малю.

Если падающий свет неполяризован, то в нем присутствуют
компоненты с любыми ориентациями вектора E, т. е. с любыми j. Усредняя (4.5) по углам, получаем: . Значит, при любой ориентации
поляризатора, через него проходит половина интенсивности естественного света.

Из вышесказанного видно, что типы поляризации световых
волн отличаются большим разнообразием. Поэтому необходимо ввести количественную
характеристику – степень поляризации. Определение степени
поляризации основано на представлении частично поляризованного света как смеси
естественной Iест и поляризованной Iпол компонент:

                                                             (4.6)

Нетрудно видеть, что степень поляризации может изменяться
в пределах 0 £ P £ 1. При этом значение P = 1
соответствует полностью поляризованному свету (с любым типом поляризации), а P = 0
– естественному свету. Все промежуточные значения соответствуют частично
поляризованному свету.

Естественный свет

Определение 1

Естественным светом называют совокупность световых волн различными направлениями колебания светового вектора, данные колебания быстро и хаотично меняют друг друга. Данная сума волн статистически симметрична относительно нормали к волновому фронту.

Определение 2

Линейно- (плоско-) поляризованный свет — совокупность волн с единственным направлением колебания светового вектора. Направление колебаний векторов волны в данном случае является упорядоченным. К более сложным видам упорядоченного колебательного движения относят эллиптическую и круговую поляризацию. В таких вариантах поляризации конец вектора электрической (магнитной) напряженности описывает круг или эллипс.

Определение 3

Частично поляризованным светом называют свет, в котором одно из направлений колебаний является преимущественным, но не единственным. Волновая нормаль при этом не является прямой, относительно которой направления колебаний векторов поля ($\overrightarrow{E},\overrightarrow{H}$) являются статистически равно вероятными в плоскости, которая перпендикулярна к этой прямой. Частично поляризованный свет часто рассматривают как смесь естественного и поляризованного света. Естественный свет, который прошел сквозь неидеальный поляризатор нельзя считать полностью поляризованным. Частично поляризованные волны в действительности появляются также как результат распространения в веществе, которое содержит неоднородные включения, то есть рассеивающие свет.

Максимальное количество источников света испускают естественный свет, однако следы поляризации присутствуют, данный факт объясняется излучением глубоких слоев вещества.

Полагают, что свет, который испускает отдельный атом, сохраняет характер поляризации без изменений в течение длительного времени ($\sim {10}^{-8}с$) (если сравнивать с периодом колебаний).

В макромире наблюдается результат излучения большого количества атомов, которые испускают свет разного типа поляризации. За время, которое тратит свет, распространяясь до наблюдателя, он претерпевает целую совокупность воздействий, которые вносят некоторую незаметную поляризацию. Лишь при определенных условиях наблюдения часть поляризованного света может существенно возрасти.

Как практически отличить плоскополяризованный свет от естественного

10. 1(а) Предположим, что белый свет падает на две щели в опыте Юнга, одна из которых закрыта красным светофильтром (700 нм), а другая – голубым (450 нм). Опишите какая интерференционная картина возникнет на экране?

Интерференция – это перераспределение интенсивности светового потока в пространстве при наложении друг на друга когерентных волн. Когерентные волны – одна частота, , постоянная разность фаз.

1 0. 1(в) Как практически можно отличить линейно-поляризованный свет от естественного?

Линейно-поляризованный свет можно отличить от естественного с помощью любого поляризатора: при вращении его плоскости пропускания вокруг направления пучка интенсивность проходящего света будет изменяться, а при некотором положении свет полностью гасится. Значит, исследуемый свет линейно поляризованный. Для естественного света: при вращении его плоскости пропускания вокруг направления пучка интенсивность проходящего света не меняется.

10. 1(г) Объясните, почему при освещении дифракционной решетки монохроматическим светом между главными максимумами возникают слабые вторичные максимумы. Почему вторичные максимумы такие слабые?

Вторичные максимумы возникают тогда, когда волны от двух произвольных щелей складываются и усиливают друг друга. Наибольшей интенсивностью обладают вторичные максимумы, ближайшие в главным максимумам.

Поляризация света кристаллом

Обычные диэлектрики анизотропны и особенности света при попадании на них зависят главным образом от угла падения. Свойства кристаллов отличаются, при попадании на них света можно наблюдать эффект двойного преломления лучей. Это проявляется так: при прохождении через структуру образуется два преломленных луча, которые идут в разных направлениях, их скорости также различаются.

Чаще всего в экспериментах используют одноосные кристаллы. В них один из пучков преломления подчиняется стандартным законам и именуется обыкновенным. Второй образуется иначе, его называют необыкновенным, так как особенности его преломления не соответствуют обычным канонам.

Так выглядит двойное лучепреломление на схеме.

Если вращать кристалл, то обыкновенный луч останется неизменным, а необыкновенный будет перемещаться по окружности. Чаще всего в экспериментах используют кальцит или исландский шпат, так как они хорошо подходят для исследований.

Кстати! Если посмотреть на окружающую обстановку через кристалл, то очертания всех объектов будут раздваиваться.

Этьен Луи Малюс сформулировал закон в 1810

Видео-урок: Поляризация света, физика 11 класс.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Карта знаний
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: