Получение и анализ поляризованного света. Закон Малюса

Отметим следующие способы преобразования естественного света в плоскополяризованный:

1) при прохождении через анизотропное тело, называемое поляроидом;

2) при отражении света на границе двух диэлектриков;

3) в двойном лучепреломлении в кристаллах, в частности, в призме Николя.

В поляроиде имеется оптическая ось – направление, вдоль которого электроны молекул вещества колеблются сравнительно легко и переизлучают свет. В результате из поляроида выходит свет с направлением вектора – параллельным оптической оси , а векторы поглощаются в поляроиде.

По назначению поляроида различают: а) поляризатор (ось ) – он служит для получения поляризованного света из естественного, и б) анализатор (ось ) – он предназначен для анализа степени поляризации света. Рассмотрим прохождение луча естественного света последовательно через два поляроида (рис. 22).

;

луч

Рис. 22

При прохождении света через первый поляроид пропускаются только колебания светового вектора (а – поглощаются) (см. рис. 19 в). Соответствующие интенсивности света будут одинаковы: (так как ), а по закону сохранения энергии их сумма – интенсивности падающего естественного света. Следовательно, ; в результате интенсивность выходящего из поляризатора плоскополяризованного света ( ):

(20)

При повороте оптической оси поляризатора вокруг луча только поворачивается плоскость поляризации выходящего света, а его интенсивность не изменяется, согласно формуле (20), благодаря симметрии распределения векторов цугов в естественном луче.

При прохождении плоскополяризованного света через второй поляроид пропускаются только колебания . Как видно по рис. 22, величина ; возводя это равенство в квадрат и умножая на коэффициент пропорциональности (согласно формуле ), получаем закон Малюса:

(21)

Здесь – интенсивности плоскополяризованного света на входе и на выходе 2-го поляроида; угол – угол между осями поляризатора и анализатора.

Вращение 2-го поляроида (и его оси ) вокруг луча приводит к изменению интенсивности выходящего света от максимальной –при параллельных осях поляризатора и анализатора, до минимальной – если оси скрещены под прямым углом: . Таким образом, путем вращения поляроида вокруг луча осуществляется анализ света – по характеру изменения интенсивности света, выходящего из поляроида.

С учетом формулы (20) закон Малюса (21) позволяет определить интенсивность света, прошедшего через два поляроида:

(22)