Частично поляризованный и эллиптически поляризованный свет

Свет, в котором колебания некоторого направления преобладают над колебаниями других направлений, называется частично поляризованным. При вращении поляризатора, на который падает частично поляризованный свет, интенсивность прошедшего света будет изменяться от до . Минимальной интенсивности прошедшего пучка света соответствует ориентация плоскости поляризатора перпендикулярно плоскости колебаний в составляющей, преобладающей в падающем пучке, а – совпадению их ориентаций. Частично поляризованный свет принято характеризовать степенью поляризации Р. По определению

. (29.3)

Очевидно, что степень поляризации плоско поляризованного света равна единице, а естественного – нулю.

Рассмотрим две плоско поляризованные распространяющиеся в одном направлении когерентные волны, плоскости колебаний которых взаимно перпендикулярны. Выберем оси координат так, чтобы

;

Величины и представляют собой координаты конца результирующего светового вектора. Предположим, что . На рисунках 29.5 – 29.7 показаны векторы , и положения результирующего вектора в моменты времени в течение первой четверти периода. При . Из теории колебаний известно, что два взаимно перпендикулярных колебания одинаковой частоты при сложении дают в объем случае движение по эллипсу. Следовательно, конец вектора движется по эллипсу. Свет, в котором световой вектор изменяется со временем так, что конец его описывает эллипс, называется эллиптически поляризованным. Частными случаями эллипса являются прямая (если амплитуда одного из колебаний равна нулю) и круг (если амплитуды колебаний равны). Отметим, что при , результатом сложения колебаний будет эллипс, но его полуоси не буду совпадать по направлению с осями координат. Например, при в результате сложения будет получаться вырожденный эллипс – прямая, а угол , который она будет составлять с осью координат, будет определяться соотношением амплитуд колебаний. Аналогичной будет ситуация и при .

Обратим внимание на то, что эллиптически поляризованный свет можно превратить в плоско поляризованный, если между волнами, образующими эллиптически поляризованный свет вести дополнительную оптическую разность хода так, чтобы сдвиг фаз между возбуждаемыми ими колебания ми достиг 0 или . В этом случае ситуация при наложении будет соответствовать рисунку 29.8 или 29.9.

Частично поляризованный и естественный свет также можно представить как результат наложения двух плоско поляризованных волн, однако в этом случае волны не должны быть когерентными.