Объяснение процесса поляризации света при его отражении

1. Падающая из среды 1 волна вызывает в среде 2 вынужденные колебания электронов в направлении вектора падающей волны. Колеблющиеся электроны возбуждают вторичную волну.

2. Отраженная от границы раздела волна — это совокупность вторичных волн в среде 1. Преломленная волна — это результирующая падающей и совокупности вторичных волн в среде 2.

Известно, что излучение колеблющихся заряженных частиц направленно. Если электрон колеблется вдоль оси x, то вдоль оси x излучение отсутствует, а вдоль оси y оно максимально.

Разложим вектор преломленной волны на две составляющие — в плоскости падения и в плоскости, перпендикулярной ей . Тем самым мы разложили по этим составляющим и колебание электронов под действием преломленной волны. Каждому из этих колебаний соответствует плоская волна.

При , т. е. угле Брюстера, отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны, т. е. .

Действительно, из законов Снеллиуса и Брюстера следует:

т. е. луч II лучу III. В таком случае направление вектора параллельно лучу II и излучение колеблющегося в этом направлении электрона не даст составляющей в луч II. В луч III внесут вклад излучения электронов, колеблющихся и в направлении и в направлении .

Вывод: луч II плоско поляризован, а луч III частично (максимально) поляризован.

Степень поляризации отраженного и преломленного лучей при различных углах падения волны на поверхность раздела двух диэлектриков теоретически определяется из решения уравнений Максвелла с учетом условий на границе диэлектриков. К числу этих условий принадлежат: равенство тангенциальных составляющих векторов и по обе стороны границы раздела (с одной стороны нужно брать сумму соответствующих векторов для падающей и отраженной волны, с другой — вектор для преломленной волны) и равенство нормальных составляющих векторов и . В результате получаются следующие соотношения :

где , и — интенсивности составляющих светового вектора, перпендикулярных к плоскости падения, соответственно в падающем, отраженном и преломленном лучах; , и — аналогичные величины для составляющих, параллельных плоскости падения; — угол падения, — угол преломления.

1.4. Поляризация света при двойном лучепреломлении

Опыт показывает, что при прохождении света через все прозрачные кристаллы, принадлежащие к некубической системе, световой луч разделяется на два плоско поляризованных луча: обыкновенный (o) и необыкновенный (е) (1670 г.). Таким свойством обладают и некоторые жидкости в электрическом поле, некоторые аморфные вещества под напряжением и некоторые пленки.