ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поляризация света при прохождении через границу двух диэлектриков. Наглядная интерпретация закона Брюстера из "Оптика " Как мы видим, формулы Френеля дают возможность рассчитать амплитуду каждой из компонент и в отраженном и проходящем свете, и поэтому они содержат полное решение задачи о степени поляризации отраженного и преломленного света. В них заключаются все законы, уже известные нам из опыта и описанные в гл. XVI. Таким образом, электромагнитная теория света объясняет великое открытие Малюса. [c.479] Если свет естественный, то Е = Е, т. е. за промежуток времени, короткий по сравнению с временем наблюдения, но длинный по отношению к продолжительности внутриатомных процессов, квадраты компонент вектора напряженности электрического поля, лежащие в плоскости падения и перпендикулярные к ней, в среднем равны между собой. [c.479] Для отраженного света, однако. [c.479] Поэтому отраженный свет оказывается более или менеее поляризованным. Так как Егх Ег , то электрический вектор, перпендикулярный к плоскости падения, имеет большую амплитуду. [c.479] Если ф + it = л/2, то / 1 = о, /г о и л = 100%, т. е. отраженный свет полностью поляризован, причем электрический вектор перпендикулярен к плоскости падения (закон Брюстера). Коэффициенты пропускания t , t не обращаются в нуль ни при каком значении угла падения ф, т. е. полная поляризация проходящего света невозможна. Однако всегда Ea 11 Eai, т. е. Id Idi и Л 0. Это означает, что имеет место частичная поляризация, и притом такая, что преимущественное направление колебаний лежит в плоскости падения. [c.480] При п = 1,5 (воздух — стекло) имеем приблизительно А = — 8%, т. е. проходящий свет частично (на 8%) поляризован. Если свет проходит внутрь плоскопараллельной пластинки, то на второй поверхности вновь происходит преломление под углом Брюстера и степень поляризации прошедшего через пластинку света увеличивается еще приблизительно на 8%. Если сложить последовательно несколько пластинок (стопа Столетова), то поляризация проходящего света будет быстро возрастать при увеличении числа пластинок в стопе и ее можно вычислить при помощи формул Френеля (см. упражнение 189). [c.480] Из формул Френеля следует (см. таблицу на стр. 475), что компоненты Егц и совпадают по фазе, пока угол падения меньше угла Брюстера (ф -Ь ф С я/2), и становятся противоположными по фазе, когда ф + ф я/2. При угле Брюстера должно иметь место изменение фазы Ег скачком на 180° (рис. 23.3). Кроме того, при падении под углом Брюстера в отраженном свете колебания должны быть перпендикулярны к плоскости падения (ибо Ег = 0). [c.480] Однако наблюдения показали, что сказанное выполняется не вполне строго. [c.481] Как показали специальные опыты, закон Брюстера выполняется неточно, а именно, при отражении поляризованного света под углом, близким к углу Брюстера, наблюдается не плоскополяри-зованный, а эллиптически-поляризованный свет. Это значит, что между компонентами Ег и 1 имеется некоторая разность фаз, отличная от О и 180°, т. е. что изменение фазы 4 при прохождении через угол Брюстера происходит не скачком, а постепенно, хотя и очень быстро. На рис. 23.3 скачкообразное изменение фазы показано пунктиром сплошная линия дает фактически наблюдаемое изменение. Указанные результаты можно объяснить существованием переходного слоя на поверхности раздела двух сред, где В) (а значит, и п,) переходит в 63 (в Пз) быстрым, но непрерывным изменением, а не скачком. [c.481] Физический смысл закона Брюстера. При выводе формул Френеля и их интерпретации мы пользовались граничными условиями для электромагнитного поля, не прибегая к представлениям о вторичных волнах, испускаемых атомами или молекулами вещества. Привлекая эти рассуждения, мы могли бы внести большую фн.зическую ясность в наши формулы. Покажем это на примере истолкования физического смысла закона Брюстера. [c.481] Падающая волна возбуждает в среде II (рис. 23.4) колебания электронов, которые становятся источником вторичных волн эти волны и дают отраженный свет. Направление колебаний совпадает с направлением электрического вектора световой волны ), т. е. для среды II оно перпендикулярно к ОС. Мы можем представить себе это колебание как сумму двух колебаний, одно из которых (а) лежит в плоскости АОС и другое (р) — к ней перпендикулярно. Другими словами, мы изображаем колебание электронов в молекуле как суперпозицию колебаний двух элементарных излучателей, оси которых направлены соответственно по а и р. [c.481] Если угол падения отличается от угла Брюстера, то вдоль ОВ может распространяться волна, содержащая наряду с компонентой р и компоненту а, доля которой будет тем больше, чем больше угол между направлением а и направлением отраженной волны. Таким образом, отраженный свет будет частично поляризован, и степень поляризации возрастает по мере приближения к углу Брюстера. [c.482] Как мы говорили, опыт показывает, что закон Брюстера не соблюдается вполне строго. Может быть, одна из причин отступлений лежит в том, что мы считали молекулы изотропными, а это далеко не всегда имеет место. Впрочем, причины отступления от закона Брюстера до сих пор не вполне выяснены. [c.482] Вернуться к основной статье