Поляризация при двойном лучепреломлении

Опыт показывает, что при прохождении света через некоторые кристаллы наблюдается не один, а два преломленных луча. линейнополяризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 4). Один из лучей, получивший название обыкновенного луча, имеет одинаковую скорость распространения (а следовательно, и показатель преломления п) во всех направлениях в кристалле. На рис. 4 он обозначен буквой О. У другого луча скорость распространения и показатель преломления изменяются в зависимости от угла падения на кристалл. Его называют необыкновенным и обозначают буквой е.

Свойством двойного лучепреломления обладают, например, кристаллы исландского шпата (СаСОз), турмалина, герапатита и другие.

Рис. 4. Двойное лучепреломление н направление колебаний вектора Е в обыкновенном и необыкновенном лучах

Из прозрачных кристаллов исландского шпата изготовляют призмы Николя (их просто называют николями). Николь - это две призмы, вырезанные определенным образом и склеенные 'между собой смолой с показателем преломления п==1,55. Ход лучей в никеле и направления колебаний светового вектора Е в них показаны на рис. 5.

В некоторых кристаллах, обладающих двойным лучепреломлением, наблюдается сильное поглощение обыкновенного или необыкновенного луча - явление дихроизма. В результате этого при падении на кристалл естественного луча из него выйдет лишь один линейнополяризованный луч. Такие кристаллы и приборы, изготовленные из них, называют поляризаторами. У поляризаторов имеется плоскость, в которой колебания вектора Е пропускаются без изменений (плоскость пропускания поляризатора), и полностью задерживаются колебания Е, перпендикулярные ей.

Рис. 5. Прохождение луча через николь (обыкновенный луч испытывает полное отражение от прослойки смолы)

И. Закон Малюса

Пусть на поляризатор (или анализатор) падает линейнополяризованный луч с произвольной ориентацией вектора Е0 (рис. 6). Плоскость пропускания поляризатора 00'. Любой вектор Е₀ составляющий угол α с плоскостью 00', можно разложить на две составляющие: Е_II - параллельный плоскости поляризатора и Е_┴ - перпендикулярный ей. Е_II пройдет через поляризатор и определит интенсивность прошедшего света.

Рис. 6. Прохождение света через поляризатор

Таким образом, через поляризатор (или анализатор) пройдет лишь Е_II = Е₀ cos α.

Интенсивность света I пропорциональна Е². Тогда интенсивность прошедшего через поляризатор света будет:

I=I₀ cos² α. (4)

Соотношение (4) носит название закона Е. Малюса (1810 г.): интенсивность света I, прошедшего через поляризатор, прямо пропорциональна интенсивности I₀ падающего света и квадрату косинуса угла между плоскостью пропускания поляризатора и плоскостью колебаний светового вектора Е₀ в падающем луче.

Если на поляризатор падает естественный свет, то, так как в естественном луче равновероятны все направления колебаний вектора Е0 (рис. 2, а) и углы α принимают любые значения от 0° до 90°, тогда Е_II = Е_┴ и I ¹/₂ I₀. Поляризатор всегда пропускает половину интенсивности света. Цри вращении поляризатора вокруг вектора направления раощространения естественного луча интенсивность прошедшего (линейнополяризованного) света меняться не будет и всегда составляет половину интенсивности падающего света (если, конечно, не учитывать поглощения поляризатора).

Дата добавления: 2015-10-28