В природе в большей степени будут отражаться волны с вектором, параллельным отражающей плоскости. Это говорит о частичной поляризации отраженных и преломленных лучей. Степень поляризации отраженных лучей будет зависеть от угла падения и материала отраженных поверхностей.
Рисунок 1. Степень поляризации. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Степень поляризации представляет собой характеристику светового пучка и характеризуется отношением интенсивности компоненты, в которой наблюдается полная поляризация света, к общей его интенсивности.
Падающий и отраженный свет. Законы отражения
В физике попадающий на границу двух различных сред поток световой энергии будет называться падающим, а возвращающийся от нее в первую среду – отраженным. Таким образом, взаимное расположение таких лучей становится определяющим для законов отражения и преломления света.
Так на границе, которая разделяет две среды, наблюдается смена направления световых лучей исключительно в случае превышения этой границей длины волны. Отражение света при этом возникнет в момент возвращения части его энергии в первую среду.
При проникновении части лучей в другую среду происходит явление их преломления. Угол отражения возникнет таким образом между отраженным лучом и перпендикулярной (восстановленной к точке его падения) линией. Свету свойственно прямолинейное распространение только в условиях однородной среды. Отражение излучения света в различных средах осуществляется по-разному.
Коэффициентом отражения считается величина, характеризующая отражательную способность вещества. Он демонстрирует количество энергии, принесенной на поверхность среды световым излучением (ее составит энергия, которая унесется от нее в виде отраженного излучения. Полное отражение света произойдет в момент падения светового луча на предметы с отражающей поверхностью.
Рисунок 2. Поляризация света при отражении и преломлении. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В физике существует два закона отражения света, которые сформулированы следующим образом:
- Первый закон: падающий и отраженный луч и перпендикулярная к границе раздела сред линия, будучи восстановленной в точке падения светового луча, размещены в одной плоскости. На отражательную поверхность попадает плоская волна, чьи волновые поверхности являются полосками.
- Второй закон: угол отражения света равнозначен углу его падения. Это объясняется взаимной перпендикулярностью сторон. Таким образом, луч, распространяющийся по пути отраженного, начнет отражаться по пути падающего.
Рисунок 3. Поляризация при отражении от диэлектрика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Поляризация падающего света
Получение плоскополяризованного света становится возможным из естественного света посредством подключения специальных приборов (поляризаторов). Они обладают свойством свободного пропускания колебаний параллельной плоскости (плоскости поляризатора) и при этом частично или полностью могут задерживать перпендикулярные к такой плоскости колебания.
Задерживающий в частичной форме перпендикулярные к его плоскости колебания называется несовершенным. Идеальный поляризатор – тот, который полностью задерживает перпендикулярные к его плоскости колебания и при этом не ослабляет те, которые параллельны плоскости.
На выходе из несовершенного поляризатора мы получаем свет с преобладающими колебаниями одного над другим направлениями (частичная поляризация света). В случае естественного света интенсивность волн будет одинаковой, а при частично поляризованном - разной.
Поляризация отраженного света и закон Брюстера
Следствием поперечной анизотропии электромагнитной волны в пространстве становятся выделенные направления колебаний векторов и в перпендикулярной направлению распространения плоскости. Излучаемый отдельными атомами, а также молекулами среды свет всегда поляризован полностью.
Степень поляризации падающего и отраженного лучей будет зависимой от угла их падения. Для каждой пары прозрачных сред при этом существует такой угол падения, при котором отраженный свет превращается в полностью плоскополяризованный, а преломленный луч сохраняет свою частичную поляризацию с максимальной степенью поляризации при данном угле (угле Брюстера).
Закон Брюстера может активно применяться при изготовлении поляризаторов. В таком случае используется вместо отраженного преломленный луч, хотя при этом он будет поляризован не полностью. С целью получения высокой степени поляризации преломленного луча, его нужно пропустить сквозь стопу стеклянных пластинок: после каждой последующей пройденной пластинки стопы фиксируется повышение степени поляризации преломленного луча.
В условиях наличия достаточно большого числа таких пластинок, проходящий сквозь подобную систему свет окажется почти полностью плоскополяризованным, а его интенсивность после прохождения (в отсутствие поглощения) будет равнозначна половине интенсивности естественного света, падающего на стопу.
Свет, подобно любому электромагнитному излучению, состоит из распространяющихся колебаний электрических и магнитных полей, ориентированных под прямым углом в отношении друг друга. Направление электрического поля станет определяющим для направления движения электрозаряда в процессе прохождения электромагнитной волны. Поляризация волны как раз и будет считаться направление электрического поля в ней.
Световые волны могут обладать разными видами поляризаций:
- поляризацией линейного (в подобной ситуации колебания электрического поля выполняются им в фиксированной плоскости);
- кругового (электрическое поле вращается как часовая стрелка);
- эллиптического (вращение поля осуществляется при условии зависимости абсолютной величины от направления).
Закон Брюстера, таким образом, представляет описание линейной поляризации света при условии отражения луча от поверхности. Согласно ему, свет (при определенном угле падения) начинает поляризоваться параллельно отражающей поверхности, а величина такого угла зависима от свойств отражающего вещества.
