Поляризация при отражении и преломлении

При отражении от проводящей поверхности (металлического зеркала) получается эллиптически-поляризованный свет.

При падении света на границу раздела двух диэлектриков (например, из воздуха на поверхность стеклянной пластинки) под углом отличным от нуля, отражённый и преломлённый лучи оказываются частично поляризованными. В отражённом луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения, в преломлённом луче – колебания, параллельные плоскости падения.

Закон Брюстера: отражённый свет полностью линейно-поляризован при угле падения равным углу Брюстера ,который удовлетворяет условию

, где

отношение показателей преломления второй среды и первой.

При отражённый и преломлённый лучи взаимно перпендикулярны.

Проходящий свет поляризован лишь частично.

Степень поляризации проходящего света можно повысить, подвергая его ряду последовательных отражений и преломлений. Это осуществляется в стопе, состоящей из нескольких одинаковых и параллельных друг другу пластин из прозрачного диэлектрика, установленных под углом Брюстера к падающему пучку света ( стопа Столетова). Если число пластин достаточно велико, то проходящий через стопу свет оказывается практически тоже линейно-поляризованным. В отсутствии поглощения света в стопе

.

Идея стопы нашла высокоэффективное использование в газовых лазерах, где торцы разрядной трубки представляют собой плоскопараллельные стеклянные пластинки, расположенные под углом Брюстера к оси трубки.

Поляризация света при двойном лучепреломлении

При прохождении света через все прозрачные кристаллы кроме кристаллов, принадлежащих кубической системе, наблюдается явление, получившее название двойного лучепреломления.

В кристалле один из лучей, образующихся при двойном лучепреломлении, подчиняется обычным законам преломления света. Его называют обыкновенным лучом и обозначают буквой о.

Для другого луча, который называют необыкновенным (его обозначают буквой е), отношение синусов угла падения и угла преломления не остаётся постоянным при изменении угла падения. Даже при нормальном падении света на кристалл необыкновенный луч отклоняется от нормали и не лежит, как правило, в плоскости падения.

Обыкновенный и необыкновенный лучи линейно поляризованы во взаимно перепндикулярных направлениях. Это используют при изготовлении поляризаторов в виде поляризационных призм или поляроидов.

Поляроиды

Существуют кристаллы, в которых один из лучей (о или е) поглощается сильнее другого. Это явление называют дихроизмом и используют для изготовления поляризаторов в виде светофильтров – поляроидов. Поляроиды представляют собой тонкую (~ 0,1 мм) плёнку, линейно поляризующую проходящий через неё свет.

Лекция 17 Взаимодействие света с веществом Поглощение света

Прохождение световой волны через вещество сопровождается потерей энергии этой волны, затрачиваемой на возбуждение колебаний электронов. Частично эта энергия возвращается излучению в виде вторичных волн, порождаемых колеблющимися электронами, а частично во внутреннюю энергию вещества.

Пусть через однородное вещество распространяется параллельный световой пучок. Выделим мысленно в этом веществе бесконечно тонкий плоский слой толщины . При прохождении этого слоя интенсивность света уменьшается так, что её убыль можно представить как. Эта величина пропорциональна интенсивности в данном поглощении слое и его толщине:

, где

коэффициент поглощения среды.

После разделения переменных и интегрирования получаем

.

Закон Бугера: интенсивность плоской волны монохроматического света уменьшается по мере прохождения через поглощающую среду по экспоненциальному закону.

На рисунке показана зависимостьдля жидких и твёрдых веществ. Сильное поглощение обнаруживается в достаточно широком интервале длин волн.

На следующем рисунке приведена зависимостьдля газов и паров металлов при невысоком давлении. Для всех длин волнкроме очень узких спектральных интервалов. Эти максимумы соответствуют резонансным частотам колебаний электронов внутри атомов.