Поляризация света применение в жизни. Поляризация света: основные понятия. Поляризация некоторых оптических явлений и небесных объектов

Марио Льоцци

Ранее говорилось об открытом Гюйгенсом явлении, объяснения которого, как он искренне сам заявил, он дать не смог. Луч света, прошедший сквозь кристалл исландского шпата, приобретает какое-то особое свойство, благодаря которому он, попадая на второй кристалл исландского шпата с главным сечением, параллельным первому, уже испытывает не двойное лучепреломление, а обычное. Если же этот второй кристалл шпата повернуть, то вновь возникнет двойное лучепреломление, но интенсивность обоих преломленных лучей будет зависеть от угла поворота.

В первые годы XIX столетия исследованием этого явления занялся французский военный инженер Этьенн Малюс (1775-1812), который в 1808 г. обнаружил, что свет, отраженный от воды под углом 52°45", обладает тем же свойством, что и свет, прошедший через кристалл исландского шпата, причем отражающая поверхность как бы является главным сечением кристалла.

Это явление наблюдалось и при отражении от любого другого вещества, но требуемый угол падения менялся в зависимости от показателя преломления вещества. В случае отражения от металлической поверхности картина получалась более сложной.

В следующей работе, написанной в том же году, Малюс, экспериментируя с полярископом, описываемым до сих пор в учебниках физики под названием "полярископа Био" и состоящим из двух зеркал, расположенных под углом, приходит к формулировке известного закона, носящего его имя.

Как раз в то время, когда Малюс проводил свои исследования, Парижская Академия наук объявила конкурс (1808 г.) на лучшую математическую теорию двойного лучепреломления, подтверждаемую опытом. Малюс принял участие в этом конкурсе и получил премию за свой имеющий историческое значение труд "Theorie de la double refraction de la lumiere dans les substances cristalisees" ("Теория двойного лучепреломления света в кристаллических веществах"), опубликованный в 1810 г. В нем Малюс описывает свое открытие и найденный им закон; для его объяснения он принимает точку зрения Ньютона "не в качестве неоспоримой истины", а лишь как гипотезу, позволяющую рассчитать явление. Объявив себя, таким образом, сторонником корпускулярной теории света, Малюс пытается найти объяснение в полярности световых корпускул, о которой бегло упоминает Ньютон в 26 вопросе. В естественном свете, как он теперь называется, корпускулы света ориентированы по всем направлениям, при прохождении же двоякопреломляющего кристалла или при отражении они ориентируются определенным образом. Свет, в котором корпускулы имеют определенную ориентацию, Малюс назвал поляризованным; это слово и его производные остались в физике и до наших дней.

Исследования поляризации света, начатые Малюсом, продолжили во Франции Био и Араго, а в Англии Брюстер, который в свое время был больше известен благодаря изобретенному им калейдоскопу (1817 г.), нежели важным открытиям в области кристаллооптики. В 1811 г. Малюс, Био и Брюстер независимо открыли, что отраженный луч также частично поляризован.

В 1815 г. Дэвид Брюстер (1781-1868) дополнил эти исследования открытием закона, носящего его имя: отраженный луч полностью поляризован (а соответствующий преломленный луч имеет максимальную поляризацию), когда отраженный и преломленный лучи перпендикулярны друг другу.

Доминик Франсуа Араго (1786-1853) установил поляризацию света лунного серпа, комет, радуги, еще раз подтвердив тем самым, что все это отраженный солнечный свет. Поляризованным является также свет, испускаемый под косыми углами раскаленными жидкими и твердыми телами, что доказывает, что этот свет исходит из внутренних слоев вещества и преломляется, выходя наружу. Но наиболее важным и наиболее известным открытием Араго является обнаруженная им в 1811 г. хроматическая поляризация. Помещая на пути поляризованного луча пластинку из горного хрусталя толщиной 6 мм и наблюдая прошедший сквозь нее луч через кристалл шпата, Араго получил два изображения, окрашенных в дополнительные цвета. Окраска обоих изображений при повороте пластинки не менялась, но менялась при повороте кристалла шпата, причем оба цвета все время оставались дополнительными. Так, если одно из изображений было сначала красным при определенном положении кристалла шпата, то при его повороте оно становилось последовательно оранжевым, желтым, зеленым и т. д. Био повторил этот опыт в 1812 г. и показал, что угол поворота кристалла шпата, необходимый для получения определенного цвета изображения, пропорционален толщине пластинки. Кроме того, в 1815 г. Био обнаружил явление круговой поляризации и наличие правовращающих и левовращающих веществ.

В том же году Био установил, что турмалин обладает двойным лучепреломлением и свойством поглощать обыкновенный луч и пропускать лишь необыкновенный. На этом явлении были основаны сконструированные Гершелем в 1820 г. известные "турмалиновые щипцы"- простейший поляризационный прибор, оставшийся неизменным до наших дней. Наибольшим неудобством этого прибора было окрашивание луча. Этого недостатка лишена призма, предложенная в 1820 г. английским физиком Уильямом Николем (1768-1851). Призма Николя также пропускает только необыкновенный луч. Комбинация двух таких "николей", как теперь называются эти двоякопреломляющие призмы, в один прибор, имеющий и сейчас широчайшее применение, была осуществлена самим Николем в 1839 г.

Таким образом,основные явления поляризации света, представляющие собой обширный и интересный раздел физики, включаемый теперь во все учебники, были открыты французскими физиками за семь лет, с 1808 по 1815 г. И поскольку открытие столь интересных явлений происходило под флагом корпускулярной теории, казалось, что она получает в этих явлениях еще одно подтверждение.

Применения поляризации света в практических нуждах достаточно разнообразны. Так, некоторые примеры применения разрабатывались очень много лет назад, но продолжают использоваться в настоящее время. Другие примеры применений только находятся на стадии внедрения

Рисунок 1. Применение поляризации света. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

В методическом смысле всем им присуще одно общее свойство – либо они способствуют решению конкретных задач в физике, либо вовсе недоступны в отношении других методов или позволяют решать их нестандартным, но при этом более оперативным и эффективным способом.

Явление поляризации света

С целью более детального знакомства с применением поляризации света, следует понимать суть самого явления поляризации.

Определение 1

Явление поляризации света является оптическим феноменом, нашедшим свое применение в техническом смысле, однако при этом не встречающимся в рамках повседневной жизни. Поляризованный свет нас в буквальном смысле окружает, однако для человеческого глаза сама поляризация остается практически недоступной. Мы, таким образом страдаем «поляризационной слепотой».

Создаваемый солнцем (или каким-либо иным обычным источником, например, лампой) естественный свет является совокупностью волн, которые излучаются за счет огромного числа атомов.

Поляризованной волной будет считаться поперечная волна, где колебания всех частиц выполняется в пределах в одной плоскости. Ее при этом можно получить, благодаря резиновому шнуру, в том случае, если поставить на его пути специальную преграду с тонкой щелью. Щель, в свою очередь, будет пропускать исключительно колебания, происходящие вдоль нее. Плоскополяризованная волна излучается отдельным атомом.

Примеры поляризации света и закон Умова

В природе существует множество разнообразных примеров поляризации света. При этом можно рассмотреть наиболее распространенные из них:

Самым простым и широко известным примером поляризации является чистое небо, которое считается ее источником.
Другими широко распространёнными случаями можно считать блики на стеклянных витринах и водной поверхности. При необходимости они устраняются за счет соответствующих поляроидных фильтров, которыми зачастую пользуются фотографы. Данные фильтры становятся незаменимыми в случае необходимости запечатления на фотоснимках каких-либо защищённых стеклом картин либо экспонатов из музея.

Принцип действия вышеуказанных фильтров базируется на том факте, что совершенно любому отраженному свету (в зависимости от угла падения) присуща определенная степень поляризации. При взгляде на блик, таким образом, легко можно подобрать оптимальный угол расположения фильтра, при котором он подавляется, вплоть до своего полного исчезновения.

Аналогичный принцип задействуют производители качественных очков с солнцезащитным фильтром. За счет задействования в их стекле поляроидных фильтров, убираются те блики, которые мешают. Они, в свою очередь, исходят от поверхностей мокрого шоссе или моря.

Замечание 1

Эффективное применение явления поляризации демонстрирует закон Умова: любой рассеянный свет с неба – это солнечные лучи, ранее претерпевшие множественные отражения от молекул воздуха, и неоднократно при этом преломившиеся в каплях воды или кристаллах льда. Наряду с тем, процесс поляризации будет характерным не только в отношении направленного отражения (от воды, например), но и для диффузного.

В 1905 году физики представили доказательство версии о том, что, чем темнее поверхность отражения световой волны, тем более высокой оказывается степень поляризации, и именно эту зависимость удалось доказать в законе Умова. Если рассматривать данную зависимость на конкретном примере с асфальтовым шоссе, выходит, что во влажном состоянии оно становится более поляризованным в сравнении с сухим.

Применение поляризации света в истории и в повседневной жизни

Поляризация света, таким образом, оказывается непростым явлением для изучения, а важным в плане широкого практического применения в физике. На практике в повседневной жизни встречаются следующие примеры:

Ярким примером, знакомым всем, является 3D-кинематограф.
Еще одним распространенным примером являются поляризационные очки, скрывающие солнечные блики от воды и света фар на трассе.
Так называемые поляризационные фильтры задействованы в фототехнике, а поляризация волн применяется с целью передачи сигналов между антеннами разных космических аппаратов.
Одной из главнейших повседневных задач светотехники считается постепенное изменение и регулирование интенсивности световых потоков. Решение данной задачи за счет пары поляризаторов (поляроидов) обладает определенными преимуществами перед остальными методами регулирования. Поляроиды могут изготавливаться в формате больших размеров, что предполагает употребление таких пар не только в лабораторных установках, но и в иллюминаторах пароходов, окнах ж/д вагонов и пр.
Еще одним примером является поляризационная блокировка, применяемая в световом оборудовании рабочего места операторов, которые обязаны видеть одновременно, например, экран осциллографа и определенные таблицы, карты или графики.
Поляроиды могут оказаться полезными для тех, чья работа связана с водой (моряки, рыбаки), с целью гашения зеркально отражающихся от воды бликов, частично поляризованных.

Рисунок 2. Применение поляризационных устройств. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Замечание 2

Гашение отраженного света в условиях нормального или близкого к нормальному падения может осуществляться за счет циркулярных поляризаторов. Ранее наука доказала, что в этом случае право циркулярный свет преобразуется в лево циркулярный (и обратно). Тот же самый поляризатор, таким образом, создающий циркулярную поляризацию падающего света, будет провоцировать гашение отраженного света.

В астрофизике, спектроскопии, светотехнике свое широкое применение находят так называемые поляризационные фильтры, позволяющие вычленять узкие полосы из исследуемого спектра и провоцирующие изменения насыщенности или цветовых оттенков.

Действие таких фильтров основывается на свойствах основных параметров фазовых пластинок (дихроизм поляроидов) и поляризаторов, находящихся в непосредственной зависимости от длины волны. По этой причине разнообразные комбинации подобных устройств могут применяться в целях изменений спектрального энергораспределения в световых потоках.

Пример 1

Так, например, пара хроматических поляроидов, которым присущ дихроизм исключительно в пределах видимой сферы, в скрещенном положении начнет пропускать красный свет, а в параллельном – только белый. Такое простейшее устройство будет эффективным в практическом применении при освещении фотолабораторий.

Таким образом, сфера применения поляризации света является достаточно разнообразной. По этой причине исследование явления поляризации приобретает свою особенную актуальность.

Цели:

Образовательные:

Расширить представление об естественном свете.
Дать определение явления поляризации света.
Показать учащимся значимость поперечных свойств света для доказательства электромагнитной природы света.

Воспитательные: Воспитание мировоззренческого мышления.

Развивающие: Развитие самостоятельности мышления, интеллекта, умение систематизировать материал, формулировать выводы по изученному материалу.

Демонстрации:

Основное содержание материала: Определение явления поляризации. Понятие естественного и поляризованного света. Поперечность световых волн. Доказательство электромагнитной природы света. Поляроиды, их применение, поляризатор.

План.

История открытия поляризации.
Понятие об естественном и о линейно-поляризованном свете.
Значение поляризации для доказательства электромагнитной природы света.
Аналогия колебаний световой волны с механическими колебаниями.
Поляризация света при отражении и преломлении.
Оптическая активность вещества и вращение плоскости поляризации.
Применение явления поляризации.
Подведение итогов.

Ход урока

На доске записывается тема лекции, объявляется цель, проговаривается структура изложения материала. На доске записаны контрольные вопросы, на которые учащиеся должны ответить после изложения материала учителем. Поляризация – греч.«polos», лат. «polus» – конец оси, полюс.

Учитель: Понятие поляризации света было введено в оптику английским ученым Исааком Ньютоном в 1706 г. и объяснено Джеймсом Клерком Максвеллом. На этапе развития волновой природы света, природа световых волн была неизвестна, хотя накапливались экспериментальные факты в пользу поперечности электромагнитных волн.

Учитель. Выполняя домашнее задание, надо было повторить понятия: электромагнитная волна, поперечная волна, гипотеза Максвелла об электромагнитных волнах, волновой цуг, естественный свет, анизотропия кристалла.

Что представляет собой электромагнитная волна?

Ученик. Электромагнитная волна представляет собой взаимосвязанные колебания векторов напряженности электрического и магнитного полей, перпендикулярных друг к другу и направлению распространения волны.

Что такое поперечная волна?

Поперечная волна – это волна, в которой направление колебаний частиц перпендикулярны направлению распространения волны.

Что представляют собой электромагнитные волны с точки зрения гипотезы Максвелла?

По гипотезе Максвелла электромагнитные волны распространяются в пространстве с конечной скоростью – скоростью света с=3 и являются поперечными.

Что такое волновой цуг?

Волновой цуг – волна, излучаемая отдельным атомом в течение времени, в котором атом находится в возбужденном состоянии: t=с.

Учитель . Что такое естественный свет?

Ученик. Естественный свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов, поэтому световая волна – это набор волновых цугов с беспорядочно меняющейся фазой.

Свет, у которого световой вектор колеблется беспорядочно одновременно во всех направлениях, перпендикулярных лучу, называется естественным.

Что такое анизотропия кристалла?

Анизотропия – это зависимость физических свойств кристалла от направления.

Учитель.

Впервые опыты по поляризации света с исландским шпатом были поставлены голландским ученым Х. Гюйгенсом в 1690 г. Пропуская световой луч сквозь исландский шпат, Гюйгенс открывает поперечную анизотропию светового луча, обусловленную анизотропией свойств кристалла. Это явление было названо двойным лучепреломлением. Если кристалл поворачивать относительно направления первоначального луча, то поворачиваются оба луча после выхода из кристалла. В 1809 году французский инженер Э. Малюс открыл закон, названный его именем. В опытах Малюса свет последовательно пропускался через две одинаковые пластинки из турмалина. Свет направляпся перпендикулярно поверхности кристалла турмалина, вырезанного параллельно оптической оси. При вращении кристалла вокруг оси луча, изменение интенсивности светового луча не происходит. Если на пути луча поставить второй, идентичный первому кристалл турмалина, то интенсивность прошедшего сквозь эти пластинки света, меняется в зависимости от угла α между осями кристаллов согласно закону Малюса:

Интенсивность прошедшего света оказалась прямо пропорциональной φ. В продольной волне все направления в плоскости, перпендикулярной лучу, равноправны, поэтому ни закон Малюса, ни двойное лучепреломление не смогли объяснить данное явление с точки зрения продольных волн.

Учитель. На пути солнечного света можно поставить специальное устройство – поляризатор, выделяющее одно из всех направлений колебаний вектора . Свет, у которого направление колебаний вектора строго фиксировано, называется линейно-поляризованным или плоско-поляризованным.

Под поляризацией света понимают выделение из естественного света световых колебаний с определенным направлением электрического вектора.

Эксперимент с двумя поляроидами, лампой, экраном.

Проделаем опыт с двумя одинаковыми прямоугольными пластинками из турмалина, вырезанными из кристалла параллельно его оптической оси. Оптическая ось кристалла – это направление, параллельное плоскости, в которой происходит колебание светового вектора.

Наложим одну пластину на другую так, чтобы их оси совпадали по направлению. Через сложенную пару пропустим узкий пучок света.

Будем вращать одну из пластин, при этом заметим, что яркость светового потока ослабевает и свет гасится, когда пластина повернется на 90°,т.е. угол между оптическими осями кристаллов составит 90°. При дальнейшем вращении пластинки проходящий световой поток вновь начнет усиливаться и когда пластинка повернется на 180°, интенсивность светового потока вновь станет прежней. Возвращаясь в исходное положение, пучок снова слабеет, проходит через минимум и доходит до прежней интенсивности при возвращении пластины в исходное положение. Таким образом, при повороте пластинки на 360° яркость светового потока, проходящего через обе пластины, два раза достигает «max» и два раза «min».

Учитель: В чем причина изменения яркости светового потока? Отметим, что результат не зависит от того, какой из кристаллов вращается и на каком расстоянии друг от друга они находятся. Проделаем еще раз опыт.

Будем поворачивать первый кристалл вокруг луча.

Наблюдается ли изменение яркости?

Ученик: Нет.

Учитель: Будем поворачивать второй кристалл относительно луча. Что наблюдаем?

Ученик: Видим, что яркость светового потока меняется.

Учитель: Что можно сказать о световой волне, идущей от источника света? Каково ее отличие от волны, прошедшей через первый кристалл?

Ученик: Кристалл турмалина способен пропускать световые колебания только в том случае, когда они направлены определенным образом относительно его оси.

Световая волна, идущая от источника света, является поперечной, первый кристалл, являясь анизотропным, пропускает световые колебания, лежащие в одной определенной плоскости, параллельной оптической оси, поэтому при повороте второго кристалла на 90°, когда угол между оптическими осями составит 90°, световой поток гасится.

Учитель: Действие турмалиновой пластинки заключается в том, что она пропускает колебания, электрический вектор которых параллелен оптической оси. Колебания, вектор которых перпендикулярен оптической оси, поглощаются пластинкой. Явление поляризации доказывает, что свет – поперечная волна. Делаем вывод, что световая волна – это частный случай электромагнитной волны.

Плоскость, в которой происходят световые колебания, после выхода из кристалла, является плоскостью колебаний.

Плоскостью поляризации является плоскость, в которой совершает колебания вектор индукции .

Световая волна, прошедшая первый кристалл, является линейно-поляризованной или плоско-поляризованной.

Запись в тетради: 1) Гипотеза Максвелла:

а) с=- скорость света.

Для лучшего понимания проведем аналогию колебаний световой волны с механическими колебаниями.

Опыт. Если резиновый шнур присоединить к ротору генератора электродвигателя, то шнур будет колебаться во всех направлениях, подобно колебанию вектора напряженности . На пути шнура поставим вертикальную щель.

Что наблюдаем?

Ученик: Пройдут только те колебания, направления которых вертикальны и параллельны щели.

Поляризация света наблюдается при явлениях отражениях и преломлениях, т.е. при падении световой волны на границу раздела сред. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные плоскости падения, а в преломленном – параллельные плоскости падения.

Если световая волна распространяется в однородной среде, то поляризации света не происходит. Свет частично поляризуется при отражении от поверхности диэлектрика.

У световой волны, проходящей через растворы сахара, глюкозы, ряда кислот наблюдается поворот плоскости поляризации. Угол поворота пропорционален концентрации вещества в растворе. Такие растворы являются оптически активными. Степень оптической активности у разных веществ различна. Для измерения угла поворота применяют поляриметры. Для всех активных веществ угол поворота плоскости колебаний пропорционален толщине слоя и концентрации раствора.

Запись в тетради:

Оптически активные вещества: сахар, глюкоза, некоторые кислоты.

Угол поворота плоскости колебаний: ,

К – удельное вращение;
с – концентрация,
l – толщина слоя.

Поляриметр – прибор для измерения угла поворота плоскости поляризации в оптически активных веществах.

Применение поляризации.

Использование поляриметров:

в пищевой промышленности для определения концентрации раствора, сахара (сахариметры), белков, различных органических кислот;
в медицине для определения концентрации сахара в крови по углу поворота плоскости поляризации;

Использование поляроидов:

при оформление витрин, театральных декораций;
при фотографировании для устранения бликов при помощи поляризационных фильтров;
в геофизике – при изучении свойств облаков при определении характеристик поляризации света, рассеянного облаками.
В космических исследованиях – при фотографировании туманностей в поляризованном свете исследуют структуру магнитных полей.
В автотранспорте – для защиты водителей от слепящего действия фар встречных автомашин.
В машиностроении использование фотоупругого метод а – изучение напряжений, возникающих в деталях машин.

Краткие итоги подводим, отвечая на вопросы (слайд)

Какое свойство световых волн доказано с помощью явления поляризации?
Что называют поляризацией?
Что представляет излучение отдельного атома?
Что представляет собой естественный свет?
Почему явление поляризации света доказывает, что свет является частным случаем электромагнитной волны?
Свет, отраженный от поверхности воды, частично поляризован. Как убедиться в этом, применяя поляроид?

Заключение.

Учитель : С каким свойством световых волн вы познакомились на уроке?

На уроке мы познакомились со свойством световых волн –поляризацией. Поляризация световых волн при прохождении света через анизотропные среды – кристаллы экспериментально доказывает поперечность световых волн.

Световая волна, в которой колебания светового вектора происходят в определенной плоскости, называется поляризованной. Свет, создаваемый естественным источником, не поляризован.

Литература:

Н.М. Годжаев «Оптика», – Москва: «Высшая школа», 1977.
Мякишев, А.З. Синяков, Б.А. Слободсков. Физика, Оптика, – Москва: «Высшая школа», 2003.
А.А. Пинский Физика, 11 кл., – Москва: «Просвещение», 2002.

Поляризация света. Основные теоретические сведения

Явление поляризации света - это явление возникновения определенной ориентации вектора световой волны в пространстве [основная литература 1, 2, 3].

Из теории Максвелла известно, что электромагнитная волна поперечна, т. е. , , где - направление распространения волны. Ориентацию вектора в плоскости можно определить путем следующих рассуждений и наблюдений.

Предположим вначале, что вектор (рис. 1) фиксирован, т. е. не меняет своего положения в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. В таком случае проекции вектора на различные плоскости, проходящие через x , будут различны.

Рис. 1. и - две произвольные плоскости, проходящие через направление распространения волны x

Например, на рис. 1 в пл. , а в пл. , где - угол между плоскостями и .

Различие проекций вектора на плоскости и должно привести к тому, что волна будет проявлять различные свойства по отношению к плоскостям и .

Опыт: в общем случае волны, распространяющиеся непосредственно от источника, таких свойств не проявляют. Полученный экспериментальный факт означает, что принятое выше предположение о фиксированном положении вектора в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, не соответствует действительности.

Такой вывод находится в соответствии с природой излучения. Световая волна от естественного источника состоит из множества цугов волн, испускаемых отдельными атомами. Плоскость колебаний (т. е. плоскость, проведенная через направление вектора волны и направление луча) для каждого цуга ориентирована случайным образом. Поэтому в естественном свете, в плоскости, перпендикулярной лучу, одновременно присутствуют колебания всевозможных направлений вектора (рис. 2). Вероятности реализации их одинаковы.

Рис. 2. Моментальное изображение вектора естественного света в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны

Поэтому величина вектора , усредненная по времени наблюдения, будет одинаковой в любой плоскости, проходящей через направление луча. Это должно привести к тому, что волна будет проявлять одинаковые свойства по отношению к любой из этих плоскостей. Именно это и наблюдается на опыте.

Для простоты анализа некоторых процессов проявления света, естественный свет можно рассматривать как некоторую результирующую от всех цугов поперечную волну, которую можно считать монохроматической, у которой направление вектора в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, быстро и беспорядочно сменяют друг друга [дополнительная литература 2, 3]

Поляризация света

Лекция 3

Мы знаем, что свет – это электромагнитная волна, для которой изменение векторов и , происходящие с частотой во взаимно плоскости, записывается так:

Физиологическое действие на глаз оказывает вектор . Видимая область длин волн: (0,38 ÷ 0,760) мкм или (0,38 ÷ 0,76)·10 -6 м или (400 ÷ 760) нм. Наибольшая чувствительность глаза для λ = 550 мкм (зелёный свет).

Вспомним, что поперечными волнами называются такие, в которых колебания совершаются в направлении их распространению. Электромагнитные волны – поперечны .

Пусть у нас есть источник света – лампа накаливания. Свет представляет собой суммарное электромагнитное излучение множества атомов. Излучаемые лампой волны будут иметь хаотичные в пространстве, быстро сменяющее друг друга направленная для вектора (соответственно и для ). Такое излучение представляет собой естественный свет .

Вспомним результат сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний:

Разность фаз

При сложении двух гармонических взаимно-перпендикулярных колебаний одинаковой частоты в зависимости от разности фаз конец результирующего вектора может совершать колебания в одной плоскости или совершать движение по эллипсу (в частном случае – по окружности ).

Линейная поляризация Эллиптическая поляризация (правая, левая)

Эллиптическая поляризация (правая, левая) Круговая поляризация (правая, левая) a = b

Итак, при сложении 2-х когерентных плоскопараллельных волн результирующая волна может оказаться линейно-поляризованной, эллиптически-поляризованной и круго-поляризованной. Отсюда название поляризации. Свет (световой луч), в котором колебания светового вектора каким-то образом упорядочены, называются поляризованным . Плоскостью поляризации называется плоскость параллельная колебаниям вектора . В дальнейшем, всегда будем говорить о плоскости колебания вектора , поскольку физиологическое действие на глаз человека оказывает именно вектор (интенсивность света ). Если в световом луче колебания всех векторов совершаются только в какой-то определённой плоскости, то такую поперечную волну называют плоско-поляризованной или линейно-поляризованной .

В плоскости поляризации все вектора светового луча имеют эту плоскость колебаний, r – направление распространения светового луча.

Для обнаружения и анализа линейно-поляризованного света служат пластинки, вырезанные определённым образом из кристаллов турмалина. Как выяснилось, на опыте, они обладают способностью пропускать световые колебания только определённого направления вектора .

Устройства, с помощью которых из естественного света получают поляризованный, называется поляризаторами , а устройства, с помощью которых обнаруживается и исследуется поляризованный свет – анализаторами . Общее название поляризатора и анализатора – поляроиды . Следовательно, пластинки турмалина могут быть использованы как в качестве поляризаторов, так и анализаторов. Естественный свет можно представить в виде 2-х пучков света одинаковой интенсивности, но поляризованных в 2-х взаимно направлениях.