Общие сведения о поляризации

Виды поляризации

Волну, в которой направление колебаний светового вектора Е упорядочено каким-либо образом, называют поляризованной. Если колебания вектора Е происходят только в одной плоскости, проходящей через луч, то мы имеем дело с плоско- (или линейно-) поляризованной волной. Плоскость, в которой колеблется вектор Е, называют плоскостью поляризации (плоскостью колебаний светового вектора).

Другой вид поляризации заключается в том, что вектор Е вращается вокруг направления распространения волны, одновременно изменяясь периодически по модулю. При этом конец вектора Е описывает эллипс (в каждой точке среды). Такую волну называют эллиптически-поляризованной. Или поляризованной по кругу, если конец вектора Е описывает окружность.

В зависимости от направления вектора Е различают правую и левую эллиптические (или круговые) поляризации. Если смотреть навстречу направлению распространения волны, и вектор Е при этом поворачивается по часовой стрелке, то поляризацию называют правой, в противном случае (если против часовой стрелки) - левой.

Эллиптически-поляризованная - это наиболее общий вид поляризации волны, переходящий при определенных условиях в линейную и круговую поляризации.

Волну с эллиптической поляризацией всегда можно разложить на две взаимно перпендикулярные линейно-поляризованные волны с взаимно ортогональными плоскостями поляризации. Причем, разность фаз этих двух волн сохраняется постоянной во времени. Такие волны, как известно, являются когерентными.

В естественном свете колебания вектора Е в любой (фиксированной) точке среды совершаются в разных направлениях, быстро и беспорядочно сменяя друг друга. Это происходит ввиду особой специфики физических процессов, лежащих в природе излучения таких волн (свечение раскаленных твердых тел, свечение возбужденных атомов газа и многие другие, но не излучение лазеров).

Естественный свет можно представить как наложение (сумму) двух некогерентных плоско-поляризованных волн с взаимно ортогональными плоскостями поляризации (рисунок).

Поляризаторы

Из естественного света можно получить плоскополяризованный с помощью приборов, называемых поляризаторами. Эти приборы свободно пропускают колебания светового вектора, параллельные плоскости, которую мы будем называть плоскостью пропускания поляризатора. Колебания же, перпендикулярные к этой плоскости, задерживаются полностью или частично. В первом случае поляризатор является идеальным.

Степень поляризации

Помимо плоско-поляризованного света существует еще «промежуточный» случай - частично-поляризованный свет. Частично-поляризованный свет, как и естественный, можно представить в виде наложения двух некогерентных плоско-поляризованных волн с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации, но разных по интенсивности. Его также можно рассматривать как смесь естественной и плоско-поляризованной составляющих (рисунок).

Из рисунка видно, что вертикальные колебания соответствуют максимальной интенсивности, а горизонтальные - минимальной (I_max и I_min). Это можно обнаружить с помощью поляризатора.

Частично-поляризованный свет характеризуют степенью поляризации Р, которую определяют как

Здесь I_pol - интенсивность поляризованной составляющей, I ₀ - полная интенсивность частично-поляризованного света: I ₀ = I_max + I_min.

Для плоско-поляризованного света Р = 1, для естественного Р = 0. Для эллиптически-поляризованного света понятие «степень поляризации» не применимо.

Поиск по сайту: