Двойное лучепреломление

Исторически первым было получение поляризованного света с помощью исландского шпата СаСО₃. Рассматриваемые сквозь него предметы удваиваются.

Исландский шпат является оптически анизотропным кристаллом. Особенностью таких кристаллов является то, что световые лучи с разными плоскостями поляризации имеют разные скорости внутри кристалла и, следовательно, разные коэффициенты преломления.

Так, пусть на кристалл падает неполяризованный луч (рис.25). Две его составляющие с горизонтальной и с вертикальной поляризацией распространяются внутри кристалла с разными скоростями и имеют разные углы преломления. Поэтому первоначальный луч разделится на два.

Закон Малюса

Поляризовать свет можно с помощью веществ, у которых коэффициент поглощения зависит от поляризации падающего на него света. К таким веществам относятся турмалин и герапатит (сернокислый йод-хинин).

Пусть на пластинку из турмалина или герапатита падает естественный свет (рис.26). Свет, выходящий из пластинки, будет поляризован, поэтому эта пластинка называется поляризатором. Будем изображать его в виде пластинки со штриховкой. Поляризатор максимально пропускает лучи, плоскость колебаний электрического вектора которых параллельна штриховке.

П оставим на пути света еще одну такую же пластинку, называемую в этом положении анализатором. Если плоскости пропускания поляризатора и анализатора параллельны, то свет при прохождении через анализатор почти не теряет своей интенсивности. Если же плоскости поляризатора и анализатора перпендикулярны друг другу, то свет не пройдет через анализатор. В промежуточных случаях интенсивность света, прошедшего через систему, зависит от угла между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора.

Обозначим амплитуду электрического вектора, прошедшего через поляризатор, через Е₀. Плоскость пропускания анализатора повернута относительно плоскости поляризатора на угол . Разложим вектор на две составляющие: параллельно плоскости анализатора и перпендикулярно к ней. Составляющая, параллельная плоскости анализатора, пройдет через него, а перпендикулярная погасится. Из рисунка видно, что

Е_║ = Е₀ cos .

Отношение интенсивностей пропорционально отношению квадратов амплитуд:

I /I₀ = E_║²/Е₀² = cos²  и, следовательно

I = I₀ cos²  .

Это выражение называется законом Малюса.

Поляризация при рассеянии света

Р ассмотрим осциллирующий диполь , параллельный оси z (рис.27). Он будет излучать электромагнитные волны по всем направлениям. При этом вектора электрической напряженности этих волн будут 1) пропорциональны видимой с данного направления амплитуде колебаний диполя; 2) лежать в той же плоскости, что и вектор дипольного момента (при том, что вектора всегда перпендикулярны световому лучу).

Пусть, например, неполяризованный луч падает на пылинку в направлении оси y (рис.28). Под действием электромагнитного поля электрические заряды молекул пылинки придут в колебательное движение и начнут излучать вторичные волны. Т.к. электрическое поле падающей световой волны параллельно плоскости xz, то ясно, что и заряды будут раскачиваться в этой же плоскости. Стало быть, лучи, рассеянные вдоль y, не будут поляризованы, а в направлениях x и y – будут.