ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА ПРИ ВІДБИВАННІ І ЗАЛОМЛЕННІ. ЗАКОН БРЮСТЕРА

Тема №7 ПОЛЯРИЗАЦІЯ СВІТЛА

Як відомо, в розвитку вчення про світло явища інтерференції і дифракції свідчать про хвильову природу світла. Розрізняти світлові хвилі (поздовжні вони чи поперечні) дає змогу явище поляризації світла, звідки випливає, що світлові хвилі поперечні. Пізніше цей факт було пояснено за допомогою електромагнітної теорії світла.

Нагадаємо, що в поперечній хвилі вектор зміщення напрямлений перпендикулярно до променя-хвилі, а в поздовжній він перебуває на промені хвилі. Тому поперечна хвиля щодо різних площин, проведених через промінь, має різні, а поздовжня хвиля — однакові властивості. Це можна проілюструвати на прикладі механічних коливань гумового шнурка, протягнутого крізь щілини вдвох екранах (рис. 1). Поперечні коливання на шнурку проходять крізь екран, коли щілини паралельні; коли ж щілини взаємно перпендикулярні, то коливання крізь другу щілину пройти не можуть. Поздовжні коливання на шнурку проходять крізь екран незалежно від взаємної орієнтації щілин.

Рис. 1

Рис. 2

При вивченні електромагнітних хвиль було з'ясовано, що вони характеризуються змінними взаємно перпендикулярними векторами напруженостей електричного і магнітного полів. У найпростішому вібраторі В— випромінювачі електромагнітних хвиль (рис. 2) — вектор Епаралельний осі вібратора, а вектор Я перпендикулярний до його осі. Величина струму в резонаторі Рзалежить від кута повороту цього лінійного контуру навколо прямої поширення хвилі. Якщо на шляху до резонатора поставити дротяну решітку, то хвиля проходить крізь неї тоді, коли дротини перпендикулярні до вектора Е; коли ж дротини решітки паралельні вектору Е, то хвиля не проходить, оскільки її енергія поглинається на індукційні струми в дротинах. Так доводимо, що електромагнітні хвилі є поперечними.

Світлові хвилі є електромагнітними хвилями дуже короткої довжини — від 400 до 760 нм, тому описані досліди для них непридатні. До того ж навіть у крихітному розжареному тілі, яке випромінює світло, джерелами світла є велика кількість атомів або молекул. їх сумарне випромінювання являє собою величезну сукупність електромагнітних хвиль, в яких вектори електричних (або магнітних) коливань розміщуються в усіх напрямах, перпендикулярних до променя (рис. 3, а). Таке світло або світловий промінь називають природним. Нагадаємо, що дія світла на речовину зумовлюється переважно електричними коливаннями в електромагнітній хвилі.

Світловий промінь, в якому електричні коливання відбуваються весь час тільки в одній площині, називається плоскополяризованим. Такий промінь характеризується площиною коливань, тобто площиною, в якій розміщується вектор Е. Зазначимо, що з історичних причин поляризований промінь нерідко ще характеризують площиною, перпендикулярною до площини коливання. Вона збігається з вектором Ні називається площиною поляризації. Плоскополяризований промінь можна зобразити так, як на рис. 3, 6 (промінь перпендикулярний до площини рисунка, вектори амплітуд Е лежать у площині рисунка).

Рис. 3 Рис. 4

Поляризоване світло можна дістати при відбиванні і заломленні або ж при проходженні світла через анізотропні середовища (це, наприклад, деякі кристалічні тіла, які мають різні властивості пропускання світлових хвиль залежно від напряму їх поширення). Явища поляризації світла доводять, що світлові хвилі є поперечними.

Око людини не відрізняє поляризованого світла від природного, тому для виявлення поляризованого світла потрібен інший аналізатор. Неважко зрозуміти, що ним може бути будь-яке із тих тіл або приладів, за допомогою яких дістають поляризоване світло.

Розглянемо поляризацію світла при відбиванні і заломленні.

Нехай природний промінь SOпадає на поверхню прозорого ізотропного діелектрика, наприклад, скляну пластинку (рис. 4). Світлові

коливання природного променя завжди можна розкласти в двох взаємно перпендикулярних напрямах. Очевидно, результуючі вектори складових світлових коливань у цих напрямах в природному промені будуть за величиною однаковими. Тому природний промінь, що падає на пластинку, задається двома коливаннями: коливаннями вектора Ев площині рисунка (рисочками) і коливаннями, перпендикулярними до цієї площини (точками).

Досліди показують, що відбитий і заломлений промені на межі діелектрика стають частково поляризованими. У відбитому промені OS'переважаючими стають коливання, позначені точками, а в заломленому промені OS" — коливання, позначені рисками. В цьому можна переконатися, взявши другу скляну пластинку або дзеркало. Якщо дзеркало-аналізатор розмістити перпендикулярно до площини рисунка, то при будь-яких кутах падіння промінь OS'відбивається від нього, помітно не змінюючи інтенсивність. Навпаки, коли дзеркало розміщувати під будь-якими іншими кутами до поверхні пластинки, то можна помітити різке зменшення інтенсивності відбитого променя OS'. Так само поводить себе заломлений промінь OS".

Англійський фізик Брюстер, досліджуючи поляризацію світла при відбиванні, встановив, що для будь-якого діелектрика є певний кут падіння, при якому відбитий промінь повністю поляризований. Такий кут падіння називають кутом повної поляризаціїсвітла. Величина цього кута визначається законом Брюстера (1815 p.):

(1)

де i₀ — кут повної поляризації; п— показник заломлення діелектрика (для скла п = 1,5; i₀= 56°19').

Зіставивши закон Брюстера і закон заломлення світла

знайдемо, що , тому (i₀ + r) = 90°. При повній поляризації відбитого променя відбитий і заломлений промені взаємно перпендикулярні.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.