Закон Малюса. С помощью поляризаторов можно исследовать поляризацию электромагнитных волн

С помощью поляризаторов можно исследовать поляризацию электромагнитных волн. Например, для волн с линейной поляризацией, положение плоскости поляризатора, при которой наблюдается максимум интенсивности проходящей поляризатор электромагнитной волны, указывает направление колебаний вектора напряжённости электрического поля этой волны. Если наблюдается отличное от нуля значения минимума интенсивности проходящей поляризатор электромагнитной волны, то это означает её частичную поляризацию. При ориентации плоскости поляризатора, не совпадающей с теми, когда наблюдается максимум и минимум интенсивности проходящей поляризатор электромагнитной волны, значение интенсивности волны определяется углом (рис. 8.3), который составляет плоскость поляризатора с направлением колебаний вектора напряжённости электрического поля волны, лежащей в плоскости . Характер этой зависимости определяется законом Малюса.

Рис. 8.3.

Для установления закона Малюса рассмотрим прохождение через поляризатор (рис. 8.3) линейно поляризованной электромагнитной волны, направление колебаний вектора напряжённости в плоскости которой составляет угол с плоскостью поляризатора , проходящей через прямую , параллельную оси , и направление распространения волны, в качестве которого выбрана ось . Представим проходящую поляризатор линейно поляризованную электромагнитную волну в виде суммы двух электромагнитных волн, распространяющихся в том же направлении, что и исходная, но поляризованных в двух взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых параллельно плоскости поляризатора , а другое перпендикулярно этой плоскости . В соответствие со сказанным выше, волна, поляризованная перпендикулярно плоскости поляризатора , поляризатор не проходит. Волна, поляризованная в плоскости поляризатора , пройдёт свободно поляризатор. Амплитуда колебаний вектора напряжённости электрического поля прошедшей поляризатор волны в соответствии с (8.2) и рис. 8.3 будет определяться выражением

,

(8.4a)

в котором учтено, что .

Интенсивность прошедшей поляризатор волны, пропорциональная, как неоднократно указывалось выше, квадрату модуля вектора напряжённости её электрического поля, может быть определена следующим образом:

,

(8.4b)

где - интенсивность линейно поляризованной электромагнитной волны, направляемой на поляризатор .

Это соотношение называют законом Малюса для поляризованного света.

Рис. 8.4.

Рассмотрим наблюдение закона Малюса (рис.8.4), когда через поляризатор проходит неполяризованная электромагнитная волна с интенсивностью , например, свет, излучаемый от некоторого естественного источника . Как было отмечено выше, интенсивность прошедшей первый поляризатор волны будет в два раза меньше интенсивности волны, создаваемой источником . Тогда интенсивность прошедшей второй поляризатор волны, может быть определена из соотношения, называемого законом Малюса для неполяризованной электромагнитной волны:

.

(8.5)

Если через поляризатор, используемый для наблюдения закона Малюса линейно поляризованного света, проходит электромагнитная волна, поляризованная по кругу, или волна от естественного источника излучения, то интенсивность прошедшей поляризатор волны не зависит от вращения поляризатора вокруг направления луча.

Рис. 8.5.

Рассмотрим изменение интенсивности эллиптически поляризованной электромагнитной волны, проходящей через поляризатор, используемый для наблюдения закона Малюса линейно поляризованного света, при его вращении вокруг направления луча. На рис. 8.5 изображён эллипс поляризации волны, распространяющейся вдоль оси и проходящей через поляризатор, плоскость которого отмечена на рисунке линией , параллельной оси . При вращении поляризатора вокруг направления оси вращается его плоскость и в прошедшей поляризатор волне будет отмечаться изменение её интенсивности между максимальным значением, когда плоскость поляризатора совпадает с направлением большой полуоси эллипса поляризации, и минимальным, когда плоскость поляризатора совпадает с направлением малой полуоси эллипса поляризации. Отсюда следует, что характер изменения интенсивности волны при вращении вокруг направления её распространения поляризатора, через который проходит эллиптически поляризованная волна и частично поляризованная волна, одинаковый.

Дата добавления: 2015-07-18