Отримання поляризованого світла при відбитті
Якщо різниця фаз j зазнає випадкові хаотичні зміни, то і напрямок світлового вектора Е, буде відчувати стрибкоподібні невпорядковані зміни. Відповідно до цього природне світло можна уявити як накладення двох некогерентних електромагнітних хвиль, поляризованих у взаємно перпендикулярних площинах і мають однакову інтенсивність. Таке уявлення набагато спрощує розгляд проходження природного світла через поляризаційні пристрої. Цей висновок ми зробили на попередній лекції.
Площина, в якій коливається світловий вектор в лінійно поляризованої хвилі, ми будемо називати площиною коливань. З історичних причин площиною поляризації була названа не площину, в якій коливається вектор Е, а перпендикулярна до неї площину. -
Розглянемо поляризацію світла при віддзеркаленні і заломленні від діелектрика. Природне світло, що падає на діелектрик, уявімо як накладення лінійно поляризованих хвиль у взаємно перпендикулярних площинах з безладно змінюється різницею фаз. Одна хвиля буде поляризована в площині падіння, її ми будемо називати ковзної складової, а інша поляризована перпендикулярно площині падіння, це змінна складова. При падінні природної хвилі на діелектрик утворюються дві хвилі: відображена і заломлена (див ріс.12.1). Якщо кут падіння світла на кордон розділу двох діелектриків (наприклад, на поверхню скляної пластинки) відмінний від нуля, відбитий і заломлений промені виявляються частково поляризованими. У відбитому промені переважають коливання, перпендикулярні до площини падіння (на рис. 12.1 ці коливання позначені точками), в переломленому промені - коливання, паралельні площині падіння (на малюнку вони зображені двосторонніми стрілками). Позначимо через кут, що задовольняє умові
(- показник заломлення другого середовища відносно першого). При куті падіння a рівним -кути Брюстера відбитий промінь (Рис. 12.1) повністю поляризований (він містить тільки коливання, перпендикулярні до
площині падіння). Заломлений промінь при куті падіння, що дорівнює залишається поляризованим тільки частково. Співвідношення (12.1) носить назву закону Брюстера. Легко переконатися в тому, що при падінні світла під кутом Брюстера відбитий і заломлений промені взаємно перпендикулярні.
Про поляризації переломленого світла.
Ступінь поляризації преломленной хвилі при вугіллі падіння, що дорівнює розі Брюстера, досягає максимального значення, однак ця хвиля залишається лише частково - -полярізованной.
Так як коефіцієнт відбиття світла на межі поділу повітря-скло значно менше одиниці (близько 0,15). можна отримати переломлений світло, підвищуючи його ступінь поляризації шляхом ряду послідовних відображень і заломлень. Це здійснюють за допомогою стопи Столєтова, що складається з декількох однакових і паралельних один одному пластинок, встановлених під кутом Брюстера до падаючого світла. Для різних областей спектра застосовуються стопи з різних матеріалів. Так, для видимої області практичніше за все різні сорти скла, для ультрафіолетовой- плавлений кварц, для інфрачервоної -хлорістое срібло, селен.
При досить великому числі пластинок проходить через цю систему світло буде практично повністю лінійно поляризованим (досить 8-10 накладених один на одного скляних пластинок). Інтенсивність пройшов через таку стопу світла (у відсутності поглинання), буде дорівнює половині інтенсивності падаючого на стопу природного світла.
Ця ідея знайшла високоефективне використання в газових лазерах, де торці розрядної трубки являють собою плоскопараллельние скляні пластинки, розташовані під кутом Брюстера до осі трубки (ріс.12.2)
Тому випромінювання, що поширюється уздовж осі трубки між дзеркалами і поляризоване в площині падіння. багаторазово проходить крізь пластинки практично безперешкодно, не відчуваючи відображення. В результаті з лазера виходить промінь, поляризований в цій площині, що і показано на малюнку. Інша складова випромінювання, площина поляризації якої перпендикулярна площині падіння, майже повністю видаляється з пучка завдяки відображенням.