§ 191. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков

Если естественный свет падает на границу раздела двух диэлектриков (например, воздуха и стекла), то часть его отражает­ся, а часть преломляется и распространя­ется во второй среде. Устанавливая на пути отраженного и преломленного лучей анализатор (например, турмалин), убеж­даемся в том, что отраженный и прелом­ленный лучи частично поляризованы: при поворачивании анализатора вокруг лучей интенсивность света периодически усили­вается и ослабевает (полного гашения не наблюдается!). Дальнейшие исследования показали, что в отраженном луче преобла­дают колебания, перпендикулярные плоскости падения (на рис. 275 они обоз­начены точками), в преломленном — коле­бания, параллельные плоскости падения (изображены стрелками).

Степень поляризации (степень выделе­ния  световых  волн  с определенной  ориентацией электрического (и магнитного) вектора) зависит от угла падения лучей и показателя преломления.

Шотландский физик Д. Брюстер (1781 —1868) установил закон, согласно которому при угле падения i_B (угол Брюстера), определяемого со­отношением

tgi_B=n₂₁

n₂₁ — показатель преломления второй среды относительно первой), отраженный луч является плоскополяризованным (со­держит только колебания, перпендикуляр­ные плоскости падения) (рис.276). Пре­ломленный же луч при угле падения i_B по­ляризуется максимально, но не полностью. Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендику­лярны (tgi_B=sini_B/cosi_B,n₂₁=sini_B/sini₂ i₂— угол преломления), откуда cosi_B=

 

 

309

= sini₂). Следовательно, i_B+i₂=p/2, но i'_B=i_B (закон отражения), поэтому i'_B+i₂ =p/2.

Степень поляризации отраженного и преломленного света при различных уг­лах падения можно рассчитать из уравне­ний Максвелла, если учесть граничные ус­ловия для электромагнитного поля на гра­нице раздела двух изотропных диэлектри­ков (так называемые формулы Френеля).

Степень поляризации преломленного света может быть значительно повышена (многократным преломлением при условии падения света каждый раз на границу раздела под углом Брюстера). Если, на­пример, для стекла (n=1,53) степень по­ляризации преломленного луча составляет »15%, то после преломления на 8— 10 наложенных друг на друга стеклянных пластинок вышедший из такой системы свет будет практически полностью поляри­зованным. Такая совокупность пластинок называется стопой. Стопа может служить для анализа поляризованного света как при его отражении, так и при его пре­ломлении.