1.1 Получение плоскополяризованного света

Все источники света являются совокупностью огромного числа атомов, испускающих свет при переходе из возбужденного состояния в стационарное. Каждый элементарный акт испускания атомом света является анизотропным. Однако, ввиду большого числа хаотически ориентированных излучателей, быстрого и несинхронного их высвечивания ( с), свет таких источников является неполяризованным.

Существует несколько способов получения плоскополяризованного света.

1. Отражение света от диэлектрической пластины.

Свет, отраженный от полированного диэлектрика, всегда частично поляризован. Степень поляризации отраженного луча зависит от угла падения и показателя преломления диэлектрика .

Максимальная степень поляризации достигается при таком угле падения, когда:

. (7.2)

Плоскость колебаний электрического вектора в отраженном луче перпендикулярна плоскости падения – закон Брюстера (рис. 7.5).

При преломленный и отраженный лучи образуют угол в .

2. Преломление света в прозрачной пластине.

Поскольку отраженный от диэлектрика свет полностью или частично поляризован, то проходящий свет тоже частично поляризован. Максимальная степень поляризации проходящего света достигается при выполнении закона Брюстера, но плоскость колебаний вектора совпадает с плоскостью падения луча (рис. 7.5). Для увеличения степени поляризации проходящего света используются несколько сложенных вместе прозрачных пластин, расположенных под углом Брюстера к падающему свету – стопа Столетова.

3. Поляризация света в двупреломляющих кристаллах.

Некоторые кристаллы обладают способностью при преломлении разделять падающий луч на два луча со взаимноперпендикулярными плоскостями поляризации (рис. 7.6.). Эти два луча называются: обыкновенный – , необыкновенный – и характеризуются показателями преломления .

Отклоняя один из лучей в сторону, можно выделить второй, т.е. получить плоскополяризованный свет. Устройства, действующие таким образом, называются поляризаторами.

4. Поляризация света в дихроичных пластинах.

У некоторых двупреломляющих кристаллов (например, турмалина) коэффициенты поглощения света обыкновенного и необыкновенного лучей отличаются настолько, что уже при небольшой толщине один из них полностью гасится, и из кристалла выходит один плоскополяризованный луч. Это явление носит название дихроизма. Полученные на основе таких пластинок поляризаторы называются поляроидами. Аналогичным свойством обладают тонкие полимерные пленки, содержащие одинаково ориентированные игольчатые микрокристаллы иодистого хинина. Поляризаторы и поляроиды характеризуются особым разрешенным направлением. Разрешенным направлением называют плоскость, в которой находится электрический вектор прошедшего через поляризатор или поляроид света.

1.2 Получение эллиптически – поляризованного света

Для получения эллиптически – поляризованного света применяют так называемые фазовые пластинки. Их вырезают из оптически анизотропных кристаллов параллельно оптической оси. В этом случае скорость распространения света в пластине зависит от ориентации вектора световой волны относительно оптической оси кристалла и принимает два значения:

, , (7.3)

где – скорость света в вакууме, и – абсолютные показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей. Если угол между и оптической осью кристалла составляют некоторое значение , то в кристалле распространяются две световые волны с амплитудами и (см рис. 7.7).

Они когерентны, взаимно перпендикулярно поляризованы и распространяются с разными скоростями. Поэтому на выходе из пластины толщиной имеет место интерференция волн с разностью хода или разностью фаз:

. (7.4)

Результатом интерференции является такое электромагнитное поле, в котором конец электрического вектора описывает в общем случае эллиптическую траекторию. Частота вращения совпадает с частотой света, а направление вращения и эксцентриситет эллипса зависят как от . При этом возможны следующие случаи:

1. , – свет поляризован по кругу – циркулярно поляризованный свет (рис. 7.7, а)

2. , – свет плоско поляризован, но плоскость поляризации повернута на 90 (рис. 7.7, б)

3.  – свет циркулярно поляризован, вращение противоположно случаю 1 (рис. 7.7, в)

4.  – свет плоско поляризован, совпадает с поляризацией исходного луча.

Во всех четырех рассмотренных случаях изменение угла приводит к тому, что круговая поляризация сменяется на эллиптическую, причем, эксцентриситет эллипса тем больше, чем ближе значение к или .

Пластинам, создающим , соответствует , поэтому они называются четвертьволновыми. Т. О. четвертьволновая пластина преобразует плоскополяризованный свет в эллиптически – поляризованный, когда =45.

Приведенные рассуждения относятся к монохроматическому свету. При падении на пластинку белого света пластинка оказывается четвертьволновой для одного цвета и полуволновой - для другого, поэтому вид поляризации пропущенного ею света зависит от его спектрального состава. На этом свойстве основано действие фазовых пластинок «чувствительного оттенка»: будучи помещенными между скрещенными поляризаторами, они «окрашивают» пропущенный системой свет, причем цвет зависит от толщины пластинки и ее ориентации относительно поляризаторов.