58. Поляризація світла. Закони Брюстера и Малюса.

Інтерференція і дифракція спостерігаються як для поперечних, так і для поздовжніх хвиль. Але для явища поляризації світла поперечність світл. хвиль має принципове значення.

Поляризація світла характеризується просторово-часовою впорядкованістю орієнтації магнітного та електричного векторів.

Вектор Е за 1с багато мільярдів разів змінює напрямки своїх коливань, вони відбуваються то в напрямі ab, то в напрямі cd, ef і т.д. Такі промені, що наз. природними, або неполяризованими, випромінюються полум’ям, електролампочкою, Сонцем і інш.

Світлові промені, у яких вектор Е коливається в одному напрямі. Такі промені наз. поляризованими.

Площина, що проходить через промінь і розміщена перпендикулярно напряму коливань , наз. площиною поляризації.

Для отримання поляризованого світла використовуються поляроїди. Дію поляроїда можна пояснити за допомогою механічної моделі. В дошці D робиться щілина ab (мал. 4), крізь яку пропускається мотузка, один кінець якої закріплюється в т.О, а інший приводиться в коливання в різних напрямах. За дошкою коливання відбуваються тільки в напрямі щілини ab, тобто коливання з амплітудою А після щілини матимуть амплітуду В.

Нехай на шляху природного світла розміщений поляроїд 1. Після нього поляризоване світло зустрічає поляроїд 2 і, пройшовши крізь нього, потрапляє на екран в т.О₃. Поляроїд 1 наз. поляризатором, 2 – аналізатором.

З мал. 5 видно, що PQ i MN – площини поляризації поляроїдів 1 і 2.

Розкладемо амплітуду Е на дві складові: ┴ -ну площині MN (амплітуда Е_^) і вздовж неї (амплітуда Е_║).

Е_^ = Еcosa, де a – кут між площинами поляризації, поляризатора і аналізатора, тобто PQ i MN.

Тоді ,

звідки (1) - закон Малюса

Інтенсивність світла, яке пройшло крізь поляризатор і аналізатор, пропорційна квадрату косинуса кута між площинами поляризації цих приладів.

При a = 0, тобто якщо площини поляризації обох поляроїдів співпадають І₂=І₁, тобто освітленість екрана найбільша. Кажуть, що поляроїди відкриті “на світло”. При a = 90°, cos²a = 0 i I₂=0. Поляроїди розміщені “на темноту”.

Поляризується також і відбитий від поверхні АВ природний промінь. Ступінь поляризації відбитого променя залежить від кута його падіння a.

Кут падіння a, при якому відбитий промінь стає повністю поляризованим, наз. кутом повної поляризації.

Тангенс кута повної поляризації дорівнює показнику заломлення середовища, що відбиває світло.

tgα₀ = n - закон Брюстера (2)

Відбитий промінь завжди поляризується в площині падіння, тобто коливання відбуваються в площині, перпендикулярній площині падіння (на мал. 7 – зображені точками).

При заломленні світла заломлений промінь також поляризується, але в площині, перпендикулярній площині падіння. Заломлений промінь завжди буде тільки частково поляризованим, причому найвищий ступінь поляризації у нього буває при куті падіння променя α₀.

Покажемо, що при повній поляризації відбитого променя, тобто при куті падіння α₀, відбитий промінь перпендикулярний заломленому.

За законом Брюстера

tg α₀ = n, або

але