Определение концентрации растворов с помощью кругового поляриметра, страница 3

Рис.5. Пояснение к действию поляризатора и анализатора

Рассчитать интенсивность можно по закону Малюса.

Рассмотрим его. Пусть  – угол между направлением главных оптических осей поляризатора и анализатора (рис. 5.в/г).

Обозначим амплитуду вектора напряженности в падающей на анализатор волне . Учитывая, что интенсивность света  определяется квадратом амплитуды световой волны, имеем .

Для интенсивности света, прошедшего через анализатор, запишем

                                                             ,                                              (1)

т.е. интенсивность плоско-поляризованного света, прошедшего через  анализатор, прямо пропорциональна квадрату косинуса угла между направлением колебаний света, падающего на анализатор, и направлением колебаний, которые анализатор пропускает без ослабления.

Этот закон был сформулирован французским физиком Малюсом в 1810 г. и экспериментально подтвержден Араго.

Примером поляризатора может служить плоско-параллельная стеклянная пластина. Если ж на эту пластинку падает луч естественного света, то отраженный и преломленный лучи будут частично поляризованными. В отраженном луче преобладают колебания, перпендикулярные к плоскости падения (на рис.6. эти колебания обозначены точками), в преломленном луче – колебания, параллельные плоскости падения (на рис.6. они изображены двусторонними стрелками).

Рис. 6. Поляризация при отражении и преломлении

Степень поляризации зависит от угла падения . При угле падения  удовлетворяющем условию

                                                                                                                         (2)

отраженный лучплоскостьюполяризован (онсодержиттолько колебания,перпендикулярные плоскостипадения).

Степень поляризации преломленного луча при такомугле падениядостигает наибольшего значения, однако, этот луч остается поляризо­ванным только частично. Выражение (2) носит название закона Брюстера. Угол  называют углом Брюстера или углом полной поляризации.

Поляризация света происходит также при прохождении через некоторые кристаллы, при явлении двойного лучепреломления.

Двойное преломление открыл в 1670 г. датчанин Эразм Бартодоминус. Направляя световой пучок нормально на пластинку из исландского шпата, он обнаружил расщепление его на два луча  (рис. 7). Один из них подчиняется обычным законам преломления – лежит в одной плоскости с падающим лучом

Рис.7. Двойное лучепреломление в кристалле исландского шпата

и нормалью, его показатель преломления не зависит от угла падения, скорость распространения этого луча внутри кристалла во всех направлениях одинакова. Этот луч называется обыкновенным (луч 0 на рис.7).

Другой луч – необыкновенный. Этот луч не лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к преломляющей поверхности, этот луч даже при нормальном падении отклоняется от первоначального направления, луча внутри кристалла. Скорость распространения этого луча различна в разных направлениях (луч е на рис. 7.).      

В кристалле существует направление, в котором отсутствует двойное лучепреломление. Это направление называется оптической осью кристалла, а плоскость, проведенная через оптическую ось, называется главным сечением кристалла.