Поляризация света при двойном лучепреломлении
Из теории Максвелла следует, что скорость распространения света в среде
,
где 
— показатель преломления вещества;
— диэлектрическая проницаемость вещества;
— магнитная проницаемость вещества;С – скорость света в вакууме.
Для большинства оптически прозрачных веществ магнитная проницаемость 
1, следовательно, показатели преломления и скорости света в среде определяются величиной диэлектрической проницаемости среды 
.
Свойства изотропных сред одинаковы по всем направлениям. В оптически изотропных средах 
имеет одно определенное значение. Следовательно,
для любого направления распространения света с любой поляризацией одинаково.
Свойства анизотропных сред зависят от направления. В частности, от направления в среде может зависеть значение ее диэлектрической проницаемости 
.
В естественных условиях оптически анизотропными являются большинство кристаллов. Рассмотрим распространение света в оптически анизотропном кристалле, имеющим форму пластины. Световой луч, падающий на кристалл, разделяется внутри кристалла на два луча, идущих в различных направлениях. При выходе из кристалла оба луча имеют направления, параллельные падающему лучу.
Это явление получило название двойного лучепреломления. Меняя направление падающего луча можно в кристалле обнаружить такие направления, вдоль которых световой луч не испытывает двойного лучепреломления. Прямая, проведенная через любую точку кристалла в этом направлении, называется оптической осью.
По количеству оптических осей, имеющихся у данного кристалла, различают одноосные и двухосные кристаллы. В дальнейшем речь будет идти только об одноосных кристаллах.
Плоскость, содержащая оптическую ось и падающий луч, называют главным сечением или главной плоскостью кристалла.
У одноосных кристаллов для одного из преломленных лучей выполняется обычный закон преломления 
, этот луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к преломляющей поверхности. Скорость этого луча во всех направления одинакова. Этот луч называетсяобыкновенным и обозначается буквой о (рис.2). Для другого луча, называемого необыкновенным (его обозначают буквой е), отношение 
при изменении угла падения. Скорость этого луча различна в разных направлениях. Исследование обыкновенного и необыкновенного лучей показывает, что оба луча являются плоскополяризованными во взаимно перпендикулярных направлениях.
Плоскость колебаний обыкновенного луча перпендикулярна главному сечению кристалла (на рис.2 эти направления показаны точками). В необыкновенном луче колебания светового вектора происходят в плоскости главного сечения (на рис.2 они показаны двухсторонними стрелками). При выходе из кристалла оба луча отличаются друг от друга только направлением поляризации.
Анализ поляризованного света. Закон Малюса
Анализ поляризованного света осуществляется с помощью поляризационных приборов. Если поляризационный прибор используется для получения поляризованного света, то он называется поляризатором. При использовании прибора для анализа поляризованного света его называютанализатором.
Если на пути естественного света поставить поляризатор, то из него выйдет плоскополяризованный свет, интенсивность которого Iо составит половину интенсивности естественного света Iест:
.
Рассчитаем интенсивность света на выходе из второго поляризатора (анализатора). Пусть АА ’ (рис.3) – плоскость, в которой колеблется световой вектор 
в волне, выходящей из первого поляризатора (плоскость главного сечения поляризатора); ВВ ’ – плоскость главного сечения анализатора. Колебания 
в луче, выходящем из анализатора, происходят в плоскости ВВ ’ .
Из рисунка видно, что 
. Так как интенсивность света пропорциональна квадрату напряженности поля, получаем
, (2)
г
деI – интенсивность света на выходе из анализатора. Эта формула известна, как закон Малюса.
Интенсивность света I будет максимальной в том случае, когда 
(главные сечения поляризатора и анализатора параллельны). При
интенсивность света на выходе из анализатора равна нулю, т.е. скрещенные поляризаторы света не пропускают.
Реально прохождение света через анализатор и поляризатор связано с потерями световой энергии, т.е. световой луч при выходе из них имеет интенсивность меньшую чем 
. Отношение интенсивности света, реально выходящего из поляризатора (или анализатора) к интенсивности выходящего света при отсутствии потерь, можно назвать коэффициентом пропусканияk.
Если поляризатор вращать вокруг направления луча, то для частично поляризованного света наблюдается изменение интенсивности от Imax до Imin. Выражение
(3)
называется степенью поляризации.
Для плоскополяризованного света Imin = 0 и Р = 1.
Источник
Поляризация света при двойном лучепреломлении
Из теории Максвелла следует, что скорость распространения света в среде
,
где 
— показатель преломления вещества;
— диэлектрическая проницаемость вещества;
— магнитная проницаемость вещества;С – скорость света в вакууме.
Для большинства оптически прозрачных веществ магнитная проницаемость 
1, следовательно, показатели преломления и скорости света в среде определяются величиной диэлектрической проницаемости среды 
.
Свойства изотропных сред одинаковы по всем направлениям. В оптически изотропных средах 
имеет одно определенное значение. Следовательно,
для любого направления распространения света с любой поляризацией одинаково.
Свойства анизотропных сред зависят от направления. В частности, от направления в среде может зависеть значение ее диэлектрической проницаемости 
.
В естественных условиях оптически анизотропными являются большинство кристаллов. Рассмотрим распространение света в оптически анизотропном кристалле, имеющим форму пластины. Световой луч, падающий на кристалл, разделяется внутри кристалла на два луча, идущих в различных направлениях. При выходе из кристалла оба луча имеют направления, параллельные падающему лучу.
Это явление получило название двойного лучепреломления. Меняя направление падающего луча можно в кристалле обнаружить такие направления, вдоль которых световой луч не испытывает двойного лучепреломления. Прямая, проведенная через любую точку кристалла в этом направлении, называется оптической осью.
По количеству оптических осей, имеющихся у данного кристалла, различают одноосные и двухосные кристаллы. В дальнейшем речь будет идти только об одноосных кристаллах.
Плоскость, содержащая оптическую ось и падающий луч, называют главным сечением или главной плоскостью кристалла.
У одноосных кристаллов для одного из преломленных лучей выполняется обычный закон преломления 
, этот луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к преломляющей поверхности. Скорость этого луча во всех направления одинакова. Этот луч называетсяобыкновенным и обозначается буквой о (рис.2). Для другого луча, называемого необыкновенным (его обозначают буквой е), отношение 
при изменении угла падения. Скорость этого луча различна в разных направлениях. Исследование обыкновенного и необыкновенного лучей показывает, что оба луча являются плоскополяризованными во взаимно перпендикулярных направлениях.
Плоскость колебаний обыкновенного луча перпендикулярна главному сечению кристалла (на рис.2 эти направления показаны точками). В необыкновенном луче колебания светового вектора происходят в плоскости главного сечения (на рис.2 они показаны двухсторонними стрелками). При выходе из кристалла оба луча отличаются друг от друга только направлением поляризации.
Анализ поляризованного света. Закон Малюса
Анализ поляризованного света осуществляется с помощью поляризационных приборов. Если поляризационный прибор используется для получения поляризованного света, то он называется поляризатором. При использовании прибора для анализа поляризованного света его называютанализатором.
Если на пути естественного света поставить поляризатор, то из него выйдет плоскополяризованный свет, интенсивность которого Iо составит половину интенсивности естественного света Iест:
.
Рассчитаем интенсивность света на выходе из второго поляризатора (анализатора). Пусть АА ’ (рис.3) – плоскость, в которой колеблется световой вектор 
в волне, выходящей из первого поляризатора (плоскость главного сечения поляризатора); ВВ ’ – плоскость главного сечения анализатора. Колебания 
в луче, выходящем из анализатора, происходят в плоскости ВВ ’ .
Из рисунка видно, что 
. Так как интенсивность света пропорциональна квадрату напряженности поля, получаем
, (2)
г
деI – интенсивность света на выходе из анализатора. Эта формула известна, как закон Малюса.
Интенсивность света I будет максимальной в том случае, когда 
(главные сечения поляризатора и анализатора параллельны). При
интенсивность света на выходе из анализатора равна нулю, т.е. скрещенные поляризаторы света не пропускают.
Реально прохождение света через анализатор и поляризатор связано с потерями световой энергии, т.е. световой луч при выходе из них имеет интенсивность меньшую чем 
. Отношение интенсивности света, реально выходящего из поляризатора (или анализатора) к интенсивности выходящего света при отсутствии потерь, можно назвать коэффициентом пропусканияk.
Если поляризатор вращать вокруг направления луча, то для частично поляризованного света наблюдается изменение интенсивности от Imax до Imin. Выражение
(3)
называется степенью поляризации.
Для плоскополяризованного света Imin = 0 и Р = 1.
Источник
