Поляризация света при отражении

                                                (14)

Однако  для отраженного света обе  компоненты в общем случае неодинаковы. В самом деле, используя (14), найдем

                                        (15)

При этом говорят, что отраженный свет частично поляризован, и степень его поляризации Р можно определить следующим образом:

                                                       (16)

Отражательная способность определится теперь выражением

                                  (17)

и поэтому  она по-прежнему будет описываться  кривой б на рис. 4. Степень поляризации теперь можно выразить в виде

     

выражением  в фигурных скобках определяют иногда поляризованную часть отраженного света.

     Аналогичные результаты можно получить и для  проходящего света.

     Для естественного света мы также  найдем

                                                    (18)

     Возвращаясь к случаю линейно поляризованного  падающего света, мы видим, что отраженный свет останется линейно поляризованным, так как его фаза либо не изменяется, либо изменяется на (аналогично для прошедшего света). Однако направления колебаний в отраженном свете изменяется относительно направления колебаний в падающем свете в противоположные стороны. Это можно показать следующим образом. 

Рис. 5. К определению  знаков азимутальных углов

(i – падающий свет, r – отраженный свет, t – прошедший свет) 

     Угол, который мы обозначили через , т. е. угол между плоскостью колебаний  и плоскостью падения, называют азимутом колебания. Мы будем считать его положительным, когда плоскость колебаний поворачивается по часовой  стрелке  вокруг   направления  распространения (рис. 5). Можно предполагать, что азимут изменяется в пределах от до . Для падающей и отраженной электрических волн имеем

                                         (19)

Используя формулы Френеля 

     

найдем

                                      (20)

Так как  , то

                                            (21)

     Знак  равенства в соотношении (21) справедлив лишь при нормальном или скользящем падении ( или ). Это неравенство показывает, что при отражении угол между плоскостью колебаний и плоскостью падения увеличивается.  На рис. 6 показано поведение и для n=1,52 и . Мы видим, что когда равно углу Брюстера , то . В самом деле, согласно (20) (т. е. ) для при любом значении угла .

Рис. 6. Зависимость азимутальных углов от угла падения. 

 

3. Отражательный прибор  Нюрренберга и получение поляризованного света 

     Из  закона Брюстера следует, что свет можно поляризовать, просто заставив его отразиться под углом Брюстера. Один из старейших приборов, основанный на таком принципе, – это так называемый отражательный прибор Нюрренберга (Нюрренберг, 1787 – 1862 гг.). Его основные части — две стеклянные пластинки (рис. 7), на которые лучи надают под углом Брюстера. Первая пластинка играет роль поляризатора, т. е. приспособления, создающего линейно поляризованный свет из неполяризованного света. Вторая служит анализатором, т. е. устройством, которое детектирует линейно поляризованный свет. Однако этот прибор обладает рядом недостатков; из них наиболее существенны сравнительно малая доля света, отраженного под углом Брюстера, и довольно сложный путь лучей через прибор. Предпочтительнее использовать устройства, которые поляризуют падающий свет без изменения направления его распространения. Это можно сделать, например, с помощью стопы тонких плоскопараллельных пластинок. Если на стопу падает пучок неполяризованпого света, то при каждом преломлении он частично поляризуется, и поэтому можно достичь достаточно высокой степени поляризации даже при небольшом числе пластинок.

Рис. 7. Схема, иллюстрирующая принцип отражательного прибора Нюрренберга. P – поляризующая стеклянная пластинка; S –отражающее зеркало; i – падающий пучок; p – поляризованный пучок; r – пучок, отраженный от А. 

     Раньше  поляризованный свет получали, как  правило, с помощью двойного лучепреломления в кристаллах исландского шпата или кварца. Теперь наиболее удобный метод заключается в использовании так называемых поляроидных пленок. Их действие основано на свойстве, известном как дихроизм. Вещества, обладающие этим свойством, имеют различные коэффициенты  поглощения  для света,   поляризованного в различных направлениях. Например, можно изготовить пленки из поливинилового спирта с внедренным иодом, которые пропускают почти 80% света, поляризованного в одной плоскости, и менее 1% света, поляризованного в перпендикулярном направлении.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

     Таким образом, можно сказать, что изучение темы поляризации света при отражении  является актуальной, так как в  мире появляются материалы, магнитная  проницаемость которых  , а так же и диэлектрическая проницаемость . И в связи с этим появляется большой интерес к изучению явлений прохождения и отражения света на границе раздела сред с учетом и .

     Изучив  предмет исследования, то есть поляризацию  света при отражении с учетом диэлектрической и магнитной  проницаемостей, цель данной работы была выполнена, а именно, в связи с  ознакомлением с литературой  по проблеме исследования, изучением  явление поляризации света при отражении и изучением влияния диэлектрической и магнитной сред на поляризацию света, был произведен расчет компонент электрического и магнитного поля в отраженном свете, который отражен в таблице и графике зависимости в приложении данной работы. Для получения результата применялись следующие методы исследования: теоретический анализ и обобщение научно-технической литературы научно-методических трудов и теоретических работ по физике таких ученых,  как Д.В. Сивухин, М. Борн, Э. Вольф, И.В. Савельев и Г.С. Ландсберг.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Ландсберг Г.С. Оптика / Г.С. Ландсберг – М.: Наука, 1976 – 926 с.
2. Першинзон Е.М. Курс общей физики. Оптика и атомная физика / Е.М. Першинзон, Н.Н. Малов, В.С. Эткин – М.: Просвещение, 1981 – 638 с.
3. Борн М. Основы оптики / М. Борн, Э.Вольф – М.: Наука, 1973 – 721 с.
4. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Том IV. Оптика / Д.В. Сивухин – М.: 1980 – 752 с.
5. Савельев И.В. Курс общей физики: Том 3. Оптика, атомная физика, физика атомного ядра и элементарных частиц / И.В. Савельев – М.: Наука, 1970 – 537 с.
6. Портис А. Берклеевский курс физики. Физическая лаборатория / А. Портис – М.: Наука, 1972 – 541 с.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 

     Таблица значений вычисленных по формуле отражательной способности для нормального падения света, при µ=1 (ε=1):

      

     График зависимости :