Поляризация при отражении и преломлении света

При отражении и преломлении лучей на границе раздела двух прозрачных сред как отраженный, так и преломленный лучи частично поляризуются.

На рис. 32.23, а схематически изображен модельный луч, падающий на границу раздела воздуха и стекла под углом i. В отраженном луче больше колебаний, параллельных поверхности раздела (изображены кружками), а в преломленном луче — перпендикулярных к ним колебаний (изображены черточками). Степень поляризации этих лучей зависит от угла падения i и от показателя преломления n.

Изучение этого явления показало, что в случае прозрачных веществ преломленный луч всегда поляризуется только частично, а для отраженного луча имеется одно направление, в котором он полностью поляризован (рис. 32.23, б). Оказывается, что полная поляризация отраженного луча получается в том случае, когда угол между отраженным и преломленным лучами равен π/2. Следовательно, α + β = π/2, β = π /2— α. Угол падения для этого случая обозначим через i_Б. Учитывая, что <α = < i_Б из второго закона преломления имеем:

sin i_Б/sin (π/2—i_Б) = sin i_Б/cos i_Б = n

Из этого соотношения получаем закон Брюстера: тангенс угла падения (i_Б) при полной поляризации отраженного луча равен показателю преломления:

tg i_Б = n.

Заметим, что при угле падения i_Б степень поляризации преломленного луча оказывается наибольшей по сравнению с другими углами падения i.

Свойство поляризации лучей при отражении можно использовать для устройства поляризаторов и анализаторов. Такого рода прибор состоит из двух зеркал — стеклянных пластинок, нижняя поверхность которых зачернена и поглощает преломленные лучи (рис. 32.24). Одно из зеркал, например, нижнее, является поляризатором. Оно располагается так, чтобы отраженный от его верхней поверхности световой луч был полностью поляризован и попадал на второе зеркало.

Вращая второе зеркало как вокруг вертикальной, так и вокруг горизонтальной оси, можно найти такое положение этого зеркала, при котором отраженный от него луч исчезает. Таким образом, второе зеркало является анализатором,