Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков (например, воздуха и стекла), то часть его отражает­ся, а часть преломляется и распространя­ется во второй среде. Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор (например, турмалин), убеж­даемся в том, что отраженный и прелом­ленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усили­вается и ослабевает (полного гашения не наблюдается! ). Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобла­дают колебания, перпендикулярные плоскости падения (на рис. 275 они обоз­начены точками), в преломленном — коле­бания, параллельные плоскости падения (изображены стрелками).

Степень поляризации (степень выделе­ния световых волн с определенной ориентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления.

Шотландский физик Д. Брюстер (1781 —1868) установил закон, согласно которому при угле падения i_B (угол Брюстера), определяемого со­отношением

tgi_B=n₂₁

n₂₁ — показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является плоскополяризованным (со­держит только колебания, перпендикуляр­ные плоскости падения) (рис.276). Пре­ломленный же луч при угле падения i_B по­ляризуется максимально, но не полностью. Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендику­лярны (tgi_B=sini_B/cosi_B, n₂₁=sini_B/sini₂ i₂— угол преломления), откуда cosi_B== sini₂). Следовательно, i_B+i₂=p/2, но i'_B=i_B (закон отражения), поэтому i'_B+i₂ =p/2.

 

Степень поляризации отраженного и преломленного света при различных уг­лах падения можно рассчитать из уравне­ний Максвелла, если учесть граничные ус­ловия для электромагнитного поля на гра­нице раздела двух изотропных диэлектри­ков (так называемые формулы Френеля).

Степень поляризации преломленного света может быть значительно повышена (многократным преломлением при условии падения света каждый раз на границу раздела под углом Брюстера). Если, на­пример, для стекла (n=1, 53) степень по­ляризации преломленного луча составляет »15%, то после преломления на 8— 10 наложенных друг на друга стеклянных пластинок вышедший из такой системы свет будет практически полностью поляри­зованным. Такая совокупность пластинок называется стопой. Стопа может служить для анализа поляризованного света как при его отражении, так и при его пре­ломлении.

Двойное лучепреломление

Все прозрачные кристаллы (кроме кристаллов кубической системы, которые оптически изотропны) обладают способно­стью двойного лучепреломления, т. е. раздваивания каждого падающего на них светового пучка. Это явление, в 1669г. впервые обнаруженное датским ученым Э. Бартолином (1625—1698) для исландского шпата (разновидность каль­цита СаСО₃), объясняется особенностями распространения света в анизотропных средах и непосредственно вытекает из уравнений Максвелла.

Если на толстый кристалл исландского шпата направить узкий пучок света, то из кристалла выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу (рис. 277). Даже в том случае, когда первичный пучок пада­ет на кристалл нормально, преломленный пучок разделяется на два, причем один из них является продолжением первичного, а второй отклоняется (рис.278). Второй из этих лучей получил название необыкно­венного (е), а первый — обыкновенно­го (о).

В кристалле исландского шпата имеет­ся единственное направление, вдоль кото­рого двойное лучепреломление не наблю­дается. Направление в оптически анизот­ропном кристалле, по которому луч света распространяется, не испытывая двойного лучепреломления, называется оптической осью кристалла. В данном случае речь идет именно о направлении, а не о прямой линии, проходящей через какую-то точку кристалла. Любая прямая, проходящая параллельно данному направлению, явля­ется оптической осью кристалла. Кристал­лы в зависимости от типа их симметрии бывают одноосные и двуосные, т. е. имеют одну или две оптические оси (к первым и относится исландский шпат).

Плоскость, проходящая через направ­ление луча света и оптическую ось кристалла, называется главной плоско­стью (или главным сечением кристалла). Анализ поляризации света (например, с помощью турмалина или стеклянного зеркала) показывает, что вышедшие из кристалла лучи плоско поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях: колебания светового вектора (вектора на­пряженности Е электрического поля)

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. B Проверьте стержень клапана на призмах при помощи
2. Cоучастие ст.32 УК РФ – умышленное совместное участие двух или более лиц в совершении умышленного преступления.
3. I. 14. Понятие о севообороте. Причины, вызывающие необходимость чередования культур.
4. I. 38. Состав, свойства и применение калийных удобрений.
5. I. 4. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ КУЛЬТУРОЛОГИЯ
6. I. 49. Основные принципы разработки системы применения удобрений.
7. I. Кто мы, к кому обращено приглашение?
8. I. При каких условиях эта психологическая информация может стать психодиагностической?
9. I. Природа и культура. Проблемы антропо- и культурогенеза.
10. I. Пунктуация при однородных членах предложения
11. I. Разработка и принятие Конституции.
12. I. Смотрите на Него, приготовляющего для Себя престол.