Из теории Максвелла следует, что свет представляет совокупность множества поперечных электромагнитных волн: векторы напряженностей электрического Еi и магнитного Hi полей у каждой волны взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно скорости υ распространения волны (см. раздел 1. 3. рис. 1.3). Для описания поляризации достаточно знать поведение лишь одного из векторов. Обычно таким вектором является световой вектор или вектор напряженности Е электрического поля. Свет представляет собой совокупность световых волн, излучаемых множеством отдельных атомов, которые излучают световые волны независимо друг от друга, поэтому световые волны со всевозможными равновероятными колебаниями векторов Еi
называется естественным (рис. 4.1 а). Свет, в котором существует преимущественная (но не единственная) ориентация колебаний векторов Еi для всех волн называется частично поляризованным (рис. 4.1 б). Степень поляризации света определяется выражением:
где Imax –интенсивность колебаний преобладающего направления; Imin - интенсивность колебаний в направлении, перпендикулярном преобладающему. Для естественного света (Imax = Imin) степень поляризации Р = 0.
Свет, в котором направления колебаний световых векторов каким либо образом упорядочены называется поляризованным (рис. 4.1 в). Для плоско поляризованного или линейно поляризованного света (Imin = 0) степень поляризации Р = 1, то есть колебания векторов Еi для всех волн происходят в одной плоскости.
Для характеристики типа поляризации света можно также рассматривать поведение суммарного вектора Ес равного геометрической сумме векторов Еi. В естественном луче света вектор Ес в разных точках и в разные моменты времени может колебаться равновероятно в любом направлении перпендикулярном лучу, а в плоско поляризованном свете вектор Ес колеблется все время преимущественно в одной плоскости, называемой плоскостью поляризации света.
Различают три вида поляризации света: эллиптическую, круговую и плоскую (или линейную). С точки зрения математики колебания светового вектора Ес в любой точке пространства можно представить результатом сложения двух взаимно перпендикулярных линейно поляризованных колебаний векторов Ех и Еу (рис. 4.2), которые колеблются по законам
Ех = Е0хcos (ωt+j1)
Еy = Е0ysin (ωt+j2)
Уравнение траектории, которую описывает конец результирующего вектора Е при сложении взаимно перпендикулярных гармонических колебаний одинаковой частоты имеет следующий вид:
где Е0х и Е0у – амплитуды складываемых колебаний, j2 - j1 – разность фаз колебаний. При произвольном постоянном значении разности фаз траектория, описываемая результирующим вектором Е является эллипсом (рис. 4.3 а), размеры которого зависят от амплитуд Е0х и Е0у складываемых колебаний и разности их начальных фаз j2 - j1. Такой свет называется эллиптически поляризованным.
Если разность фаз j2 - j1 = (2m+1)π/2, где m= 0,±1,±2, …и амплитуды Е0х = Е0у , то траектория результирующего вектора Е представляет собой окружность (рис. 4.3 б), а свет называется поляризованным по кругу (или циркулярно поляризованным):
При разности фаз j2 - j1 = mπ, где m = 0, ±1, ±2,… эллипс вырождается в отрезок прямой (рис. 4.3 в):
Еу = ±(Е0у /Е0х)Ех
Такой свет называется линейно поляризованным (плоско поляризованным).
Свет от естественных источников может приобрести частичную или полную поляризацию при взаимодействии с веществом. Поляризация света состоит в выделении из светового пучка колебаний определенного направления. Для этой цели используют специальные устройства, называемые поляризаторами.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему