Малюнок 3.11.2.Іллюстрація до закону Малюса
Інтенсивність минулого світла виявилася прямо пропорційною cos2?:
~ cos 2?
Ні подвійне променезаломлення, ні закон Малюса не можуть знайти пояснення в рамках теорії поздовжніх хвиль. Для поздовжніх хвиль напрям поширення променя є віссю симетрії. У поздовжньої хвилі всі напрямки в площині, перпендикулярній променю, рівноправні. У поперечної хвилі (наприклад, у хвилі, що біжить по гумовому жгуту) напрямок коливань і перпендикулярне йому напрямок не рівноправні (рис. 3.11.3).
Малюнок 3.11.3.Поперечная хвиля в гумовому джгуті. Частинки коливаються уздовж осі y. Поворот щілини S викличе загасання хвилі
Таким чином, асиметрія щодо напрямку поширення (променя) є вирішальним ознакою, який відрізняє поперечну хвилю від поздовжньої. Вперше здогад про поперечности світлових хвиль висловив в 1816 р Т. Юнг. Френель, незалежно від Юнга, також висунув концепцію поперечности світлових хвиль, обгрунтував її численними експериментами і створив теорію подвійного променезаломлення світла в кристалах.
Електромагнітна теорія світла придбала належну стрункість, оскільки зникла необхідність введення особливого середовища поширення хвиль - ефіру, який доводилося розглядати як тверде тіло.
У електромагнітної хвилі вектора і перпендикулярні один одному і лежать в площині, перпендикулярній напрямку поширення хвилі (рис. 2.6.3). У всіх процесах взаємодії світла з речовиною основну роль грає електричний вектор, тому його називають світловим вектором. Якщо при поширенні електромагнітної хвилі світловий вектор зберігає свою орієнтацію, таку хвилю називають лінійно поляризованої або плоско поляризованої (термін поляризація хвиль був введений Малюсом стосовно до поперечним механічним хвилях). Площина, в якій коливається світловий вектор, називається площиною коливань (площина yz на рис. 2.6.3), а площина, в якій здійснює коливання магнітний вектор - площиною поляризації (площина xz на рис. 2.6.3).
Якщо вздовж одного і того ж напрямку поширюються дві монохроматичні хвилі, поляризовані у двох взаємно перпендикулярних площинах, то в результаті їх складання в загальному випадку виникає еліптично поляризована хвиля (рис. 3.11.4).
Малюнок 3.11.4.Сложеніе двох взаємно перпендикулярно поляризованих хвиль і освіту еліптично поляризованої хвилі
У еліптично поляризованої хвилі в будь-якій площині P, перпендикулярної напрямку поширення хвилі, кінець результуючого вектора за один період світлового коливання оббігає еліпс, який називається еліпсом поляризації. Форма і розмір еліпса поляризації визначаються амплітудами ax і ay лінійно поляризованих хвиль і фазовим зрушенням ?? між ними. Окремим випадком еліптично поляризованої хвилі є хвиля з круговою поляризацією (ax=ay, ??=±?/2).
Рис. 3.11.5 дає уявлення про просторову структуру еліптично поляризованої хвилі.
Малюнок 3.11.5.Електріческое поле в еліптично поляризованої хвилі
Лінійно поляризований світло випускається лазерними джерелами. Світло може виявитися поляризованим при відображенні або розсіянні. Зокрема, блакитне світло від неба частково або повністю поляризований. Однак, світло, що випускається звичайними джерелами (наприклад, сонячне світло, випромінювання ламп розжарювання і т. П.), Неполяризована. Світло таких джерел в кожен момент складається з вкладів величезного числа незалежно випромінюючих атомів з різною орієнтацією світлового вектора в випромінюваних цими атомами хвилях. Тому в результуючій хвилі вектор безладно змінює свою орієнтацію в часі, так що в середньому всі напрями коливань виявляються рівноправними. Неполяризоване світло називають також природним світлом.
У кожен момент часу вектор може бути спроектований на дві взаємно перпендикулярні осі (рис. 3.11.6).
Малюнок 3.11.6.Разложеніе вектора по осях
Це означає, що будь-яку хвилю (поляризовану і неполяризована) можна представити як суперпозицію двох лінійно поляризованих у взаємно перпендикулярних напрямках хвиль:
Але в поляризованої хвилі обидві складові Ex (t) і Ey (t) когерентні, а в неполяризована - некогерентного, т. е. в першому випадку різниця фаз між Ex (t) і Ey (t) постійна, а в другому вона є випадковою функцією часу.
Явище подвійного променезаломлення світла пояснюється тим, що в багатьох кристалічних речовинах показники заломлення хвиль, лінійно поляризованих у взаємно перпендикулярних напрямках, різні. Тому кристал роздвоює проходять через нього промені (рис. 3.11.1). Два пр...
