рела світла складаються з величезного числа таких частинок-випромінювачів; просторові орієнтації векторів Е і моменти актів випускання світла окремими частками в більшості випадків розподілені хаотично. Тому в загальному випромінюванні напрямок Е в кожен момент часу непередбачувано. Подібне випромінювання називається неполяризованим, або природним світлом.
Світло називають повністю поляризованим, якщо дві взаємно перпендикулярні компоненти (проекції) вектора Е світлового пучка здійснюють коливання з постійною в часі різницею фаз. Зазвичай стан поляризація світла зображується за допомогою еліпса поляризації - проекції траєкторії кінця вектора Е на площину, перпендикулярну променю (рис.).
Приклади різних поляризацій світлового променя при різних різницях фаз між взаємно перпендикулярними компонентами Ех i Еу, Площина малюнків перпендикулярна напрямку поширення світла; (а) і (д) - лінійні поляризації; (в) - кругова поляризація; (б), (г) і (е) - еліптичні поляризації. Малюнки відповідають позитивним різницям фаз 6 (випередженню вертикальних коливань у порівнянні з горизонтальними). l - довжина хвилі світла.
Проекційна картина повністю поляризованого світла в загальному випадку має вигляд еліпса з правим або лівим напрямком обертання вектора Е в часі (рис., б, г, е). Таке світло називається еліптично поляризованим Найбільший інтерес представляють граничні випадки еліптичної поляризації - лінійна, коли еліпс поляризації вироджується у відрізок прямої лінії (мал., А, д), який визначає положення площини поляризації, і циркулярна (або кругова), коли еліпс поляризації являє собою окружність (мал., в). У першому випадку світло називається тривіально- або лінійно поляризованим, а у другому - право- або левоціркулярно поляризованим в залежності від напрямку обертання вектора Е. Якщо фазовий співвідношення між компонентами вектора Е змінюється за часи істотно менші часу вимірювання стану поляризації, то світло проявляється що не повністю поляризований. Стан поляризації частково поляризованого світла описується параметром ступеня поляризації, що відображає ступінь переважно фазового зсуву (фазової кореляції) між компонентами вектора Е світлової хвилі. Якщо цей фазовий зсув дорівнює нулю, то світло виявляє переважно площину коливань вектора Е і називається частково лінейнополярізованним, якщо ж цей фазовий зсув дорівнює p/2, то світло виявляє переважне напрямок обертання вектора Е і називається частково ціркулярнополярізованним. Природний світло не виявляє фазової кореляції між компонентами вектора Е, різниця фаз між ними безперервно хаотично змінюється. Параметр ступеня поляризації світла, який визначається як відношення різниці інтенсивностей двох виділених ортогональних поляризацій до їх суми, може змінюватися в діапазоні від 0 до 100%. Слід зазначити, що світло, що виявляється в одних випадках як неполяризований, в інших може виявитися повністю поляризованим з мінливим у часі, по перетину пучка або по спектру станом поляризації.
У квантовій оптиці, де електромагнітне випромінювання розглядається як потік фотонів, з поляризацією світла пов'язують однакове спінове стан всіхфотонів, що утворюють світловий пучок. Так, фотони з круговою поляризацією (правою чи лівою) володіють моментом, рівним ± ћ. Еліптично-поляризоване світло описується відповідної суперпозицією цих станів.
Особливості елементарного акту випромінювання, а також безліч фізичних процесів, що порушують осьову симетрію світлового пучка, призводять до того, що світло завжди частково поляризований. Поляризоване світло може виникати при віддзеркаленні світла і заломлення світла на межі поділу двох середовищ в результаті відмінності оптичних характеристик кордону для компонент, поляризованих паралельно і перпендикулярно площині падіння (закон Брюстера). Світло може поляризуватися при проходженні через анізотропне середовище (з природною або індукованої оптичної анізотропією) або в результаті відмінності коефіцієнтів поглинання для різних поляризацій (дихроїзм)), або внаслідок подвійного променезаломлення. Поляризація світла виникає при розсіянні світла, при оптичному збудженні резонансного випромінювання в парах, рідинах і твердих тілах (люмінесценція). Зазвичай повністю поляризоване випромінювання лазерів. У сильних магнітних і електричних полях спостерігається повна поляризація компонент розщеплення спектральних ліній поглинання і люмінесценції газоподібних і конденсованих систем (магнітооптика, Електрооптика).
Деякі з цих ефектів лежать в основі найпростіших поляризаційних приладів - поляризаторів, фазових пластинок, аналізаторів, компенсаторів оптичних та ін., за допомогою яких здійснюється створення, перетворення та аналіз стану поляризація світла. В даний час розроблені ефективні методи розрахунку зміни стану поляризації світла при проходженні світла через оптичн...
