7.4.15. Закон Брюстера

Если световая волна плоскополяризована, то её амплитуду ( или ) можно условно изобразить в виде вектора . Математически можно разложить на две нормальные составляющие и . Опыты показали, что плоскополяризованная волна действительно может быть разложена на две плоскополяризованные волны и .

Оказалось, что при падении естественного света на границу раздела двух диэлектриков отражённый и преломлённый лучи поляризованы.

Если через лучи А, D и С провести плоскость падения, то в отражённом луче D преобладают колебания, перпендикулярные этой плоскости, а в преломлённом луче С – лежащие в ней. Существует угол падения _Б (угол Брюстера), при котором отражённый луч полностью поляризован, а преломлённый – частично.

Условие полной поляризации отражённого луча – закон Брюстера: (*), где n₂₁ – относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

Из (п.7.3.3) и (*)   sin =  т. е. при полной поляризации отражённый и преломлённый лучи взаимно перпендикулярны.

7.4.16. Двойное лучепреломление

Обнаружено, что: при переходе луча 1 из воздуха в исландский шпат появляются два преломлённых луча. При этом для луча 2 (его называют обыкновенным) закон преломления выполняется, а для луча 3 (его называют необыкновенным) – не выполняется.

Оказалось, что лучи 2 и 3 поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. Объясняют это так: кристаллы кварца, исландского шпата, турмалина и др. анизотропны и обладают свойством дихроизма, которое наиболее ярко выражается в том, что луч естественного света преобразуется так, что колебания остаются только в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, т. е. преломлённого луча как бы раскладывается на два луча – обыкновенный и необыкновенный.

• В кристаллах существуют направления – оптические оси – вдоль которых двойного преломления нет, и оба луча идут по одной траектории.

Главное сечение кристалла – плоскость, проходящая через падающий луч и оптическую ось кристалла.

• Обыкновенный луч поляризован в плоскости главного сечения кристалла, необыкновенный – в перпендикулярной плоскости.

• Из отличия углов преломления обыкновенного и необыкновенного лучей следует, что в одном кристалле они имеют разные скорости и показатели преломления (близкие по значению).

7.4.17. Призма Николя

В кристаллах с двойным лучепреломлением обыкновенный и необыкновенный лучи образуют небольшой угол и их трудно разделить. Поляризованный в одной плоскости луч легче получить с помощью призмы Николя. Она состоит из двух частей одного кристалла исландского шпата, разрезанного по плоскости, а затем склеенного канадским бальзамом. Абсолютный показатель преломления бальзама 1,549, шпата – для обыкновенного луча 1,658, для необыкновенного – 1,515. Естественный луч входит в кристалл, образуя обыкновенный луч 1 и необыкновенный луч 2. Луч 1 на границе СВ переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. Направление естественного света выбирают так, чтобы луч 1 испытывал полное отражение от СВ и поглощался зачернённой гранью призмы АВ, а луч 2 при переходе в оптически более плотную среду, почти не преломляясь в тонком слое бальзама, выходил из призмы, т. е. на выходе получаем плоскополяризованную волну, колебания которой лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости главного сечения призмы.