Вопрос 2. Поляризаторы. Степень поляризации.

Закон Малюса.

Плоско поляризованный свет можно получить из естественного света с помощью приборов, называемых поляризаторами.Поляризаторысвободно пропускают колебания, параллельные плоскости, которая называется плоскостью поляризатора,и полностью или частично задерживают колебания, перпендикулярные к этой плоскости. Поляризатор, задерживающий перпендикулярные к его плоскости колебания только частично, называется несовершенным. Просто поляризатором называется идеальный поляризатор, полностью задерживающий колебания, перпендикулярные к его плоскости, и не ослабляющий колебаний, параллельных плоскости.

На выходе из несовершенного поляризатора получается свет, в котором колебания одного направления преобладают над колебаниями других направлений. Такой свет называется частично поляризованным. Его можно рассматривать как смесь естественного и плоско поляризованного света. Частично поляризованный свет, как и естественный, можно представить в виде наложения двух некогерентных плоско поляризованных электромагнитных волн с взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний вектора напряженности электрического поля. В случае естественного света интенсивность этих волн одинакова, а в случае частично поляризованного - разная.

Если пропустить частично поляризованный свет через поляризатор, то при вращении поляризатора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света будет изменяться в пределах от максимального I_max до минимального I_min значений. Изменение интенсивности от одного из этих значений к другому будет совершаться при повороте поляризатора на угол, равный p/2, т.е. за один полный оборот два раза будет достигаться максимальное и два раза минимальное значение интенсивности. Величина

P = (I_max – I_min)/( I_max + I_min)(12.3)

называется степенью поляризации света. Для плоско поляризованного света I_min = 0 и Р = 1; для естественного света I_max = I_min и Р = 0. Т.е. любой естественный луч света не поляризован. К эллиптически поляризованному свету понятие степени поляризации не применимо (у такого света колебания вектора напряженности электрического поля полностью упорядочены).

Рассмотрим прохождение света через два поляризатора. Поставим на пути естественного луча два поляризатора Р₁ и Р₂, плоскости поляризации которых образуют угол j. Из первого поляризатора выйдет плоско поляризованный свет, интенсивность которого I₀ составляет половину интенсивности естественного света, т.е. I₀ = (1/2)I_ест.

Тогда сквозь поляризатор Р₂ пройдет составляющая колебания с амплитудой А = а₀ соsj. Следовательно, интенсивность прошедшего света I

определяется выражением:

I = I ₀ соs²j, (12.4)

которое представляет собой закон Малюса.

Рис. 12.2

Таким образом, интенсивность света, прошедшего через два поляризатора, равна

I = (I_естcos²j)/2.(12.5)

Максимальная, интенсивность, равная (1/2)I_ест получается при j = 0 (поляризаторы параллельны). При j = p/2 интенсивность равна нулю –скрещенные поляризаторы света не пропускают.

В случае света, поляризованного по кругу, вращение поляризатора не сопровождается (как и в случае естественного света) изменением интенсивности света, прошедшего через поляризатор.

Контрольные вопросы:

1. Какие возможны состояния поляризации света?

2. Что называется естественным светом? плоскополяризованным

светом? частично поляризованным светом? эллиптически поляризован-

ным светом?

3. Как изменяется интенсивность света за поляризатором при его

вращении вокруг пучка естественного света?

4. Как практически отличить плоскополяризованный свет от есте-

ственного?

5. Что такое степень поляризации света?

6. Почему в законе Малюса интенсивность света, прошедшего через анализатор, пропорциональна cos²φ?