3. Поляризованный и естественный свет. Понятие параметров Стокса и матрицы Мюллера. Степень поляризации, поляризаторы. Закон Малюса.

Поляризованным называется свет, в котором направления колебания вектора   упорядочены каким-либо образом. Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Атомы излучают световые волна независимо друг от друга, поэтому световая волна, излучаемая телом в целом, харак­теризуется всевозможными равновероятными колебаниями светового вектора  . Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора называется естественным.

Параметры Стокса представляют систему четырех чисел, определяющих волну и обладающих тем преимуществом, что они тесно связаны с результатами антенных измерений. Параметры Стокса связаны с амплитудами компонент Ех и Еу электрического поля, разложенного на два взаимно ортогональных направления, перпендикулярных направлению распространения излучения.

МЮЛЛЕРА МАТРИЦА

- матрица линейного преобразования (матричный оператор), применяемая для анали-тич. описаниядействия поляризац. оптич. элементов (поляризаторов, фазовых пластинок, отражающих поверхностей,тонких плёнок) на произвольным образом поляризованные световые пучки (см. Поляризация света).M. м.представляет собой квадратную 4  4-матри-цу M, к-рая связывает 4-компонентный вектор Стокса S'светового пучка, прошедшего через оптич. элемент, с вектором Стокса S исходного пучка: S' =MS. Действиесовокупности k оптич. элементов на световой пучок с вектором Стокса S описывается произведениемсоответствующих M. м.: S' = M_kM_k_₁...M₂M₁S, причём матрицы элементов, последовательно проходимыхсветовым пучком, располагаются в соответствующей последовательности справа налево

Степень поляризации зависит от угла падения лучей и показателя преломления. Д. Брюстер установил, что существует такой угол падения  α_Б, при котором отраженный свет становится полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. Поэтому угол  α_Б называют углом полной поляризации (или углом Брюстера). Установлено, что угол  α_Б вместе с соответствующим ему углом преломления  β составляет в сумме 90°, т.е.

αb+β=π2

Поляризатор по своей конструкции ничем не отличается от анализатора. Разница в функциях: поляризатор выделяет из естественного света пучок с одним направлением колебаний вектора E⃗ , а анализатор определяет, каково направление этих колебаний. Именно поэтому поляризаторы и анализаторы носят общее название поляроиды.

Если на анализатор падает поляризованный луч, плоскость поляризации которого составляет угол с плоскостью поляризации анализатора, то интенсивность прошедшего сквозь анализатора луча определяет закон Малюса.

закон Малюса :

,

где   — интенсивность падающего на поляризатор света,   — интенсивность света, выходящего из поляризатора

4. Поляризационные явления при пересечении излучения границы двух диэлектрических сред. Формулы Френеля для амплитудных коэффициентов пропускания и отражения при переходе излучения в более плотную среду. Угол Брюстера.

Угол падения, при котором происходит полная поляризация отраженного и преломленного света, называется углом Брюстера, и его тангенс равен коэффициенту преломления отражающего вещества.

5. Поляризационные явления при пересечении излучения границы двух диэлектрических сред. Формулы Френеля для коэффициентов пропускания и отражения интенсивности при переходе излучения в более плотную среду. Вектор Поинтинга.

Вектор Пойнтинга (также вектор Умова — Пойнтинга) — вектор плотности потока энергии электромагнитного поля, одна из компонент тензора энергии-импульса электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга S можно определить через векторное произведение двух векторов:

 (в системе СГС),

 (в СИ),

где E и H — векторы напряжённости электрического и магнитного полей соответственно.

6. Поляризационные явления при пересечении излучения границы двух диэлектрических сред. Формулы Френеля для амплитудных коэффициентов пропускания и отражения при переходе излучения в менее плотную среду. Полное внутреннее отражение. Сдвиг фазы в отраженном луче относительно падающего.

1.2. Явление полного внутреннего отражения

Когда излучение падает из оптически более плотной среды на границу менее плотной (n₁ > n₂), то угол преломления оказывается больше угла падения, согласно закона преломления (1.5). При определенном угле падения a ₀, угол преломления  .

Угол  , соответствующий условию  , принято называть критическим или предельным углом. При этом условии преломленной волны не наблюдается, а весь свет полностью отражается обратно в первую среду, в соответствии с этим – это явление названо полным внутренним отражением.

Если оптическая среда находится в вакууме или в воздухе, то n₂=1 и  .

7. Поляризационные явления при пересечении излучения границы двух диэлектрических сред. Формулы Френеля для коэффициентов пропускания и отражения интенсивности при переходе излучения в менее плотную среду. Глубина проникновения излучения.