Что известно о поляризованном свете? Какой бывает поляризация?
Поляризационная оптика не так молода, как волоконная или интегральная. И
за свой почти 300-летний возраст ей не пришлось пережить такого взрыва
научных и технических открытий, как скажем, лазерной технике. Но в наш
век и она была вовлечена в водоворот научно-технического прогресса.
Все началось с кусочка кристалла исландского шпата. В 1670 г. Бартолинус
обратил внимание, что луч света, проходя сквозь кристалл, раздваивается.
Но не только это заинтересовало его. Вызывало удивление поведение самих
лучей в кристалле. Один луч проходил сквозь него, как через обыкновенное
стекло (рис. 47), преломляясь во всех направлениях одинаково. Отсюда и
название - обыкновенный луч. Другой испытывал все превратности
прохождения через анизотропную среду: кристалл неодинаково преломлял луч
в разных направлениях, и даже при нормальном падении на поверхность луч
изменял свою траекторию. За эти свойства луч был назван необыкновенным.
Какой бывает поляризация?
Природа лучей долгое время оставалась загадкой. Раскрыть- ее удалось в
XIX в. ученому Джемсу Кларку Максвеллу. Он пришел к выводу, что свет -
это не что иное, как электромагнитное поле. И как всякое
электромагнитное поле, свет описывается двумя векторами - электрической
и магнитной напряженностей. Каждый из векторов не может существовать
независимо от другого, они всегда взаимно перпендикулярны. Но для
описания световой волны обычно ограничиваются электрическим вектором,
хотя можно, конечно, рассматривать и магнитный вектор. Вектор непрерывно
колеблется в плоскости,
перпендикулярной лучу света. Причем траектория колебаний может быть
самой разнообразной: линейной, круговой, эллиптической (рис. 48). Такой
свет называют поляризованным, а электрический вектор Е - вектором
поляризации. ( в поляризационной оптике наряду с термином <вектор
поляризации> часто пользуются понятием <плоскость поляризации>. Эта
плоскость проходит через вектор Е и луч света.)
Принято считать, что электрический вектор солнечного света не имеет
строгой направленности: он колеблется хаотически, но при этом всегда
остается перпендикулярным лучу. В отличие от поляризованного, солнечный
свет называют естественным. В действительности же он частично
поляризован. Причина этого явления - рассеяние света молекулами воздуха.
Как правило, это линейная поляризация. Однако иногда удается обнаружить
и небольшую эллиптическую поляризацию, причем степень поляризации в
разных точках небосвода сильно различается. Облака, водяные пары и снег
заметно ослабляют поляризацию солнечного света. Это обстоятельство
используют для прогнозирования погоды.
Рис. 47. Прохождение света через исландский
шпат: о - обыкновенный луч: е - необыкновенный луч
Рис. 48. Виды поляризации света: а, б -
линейная; в, г - круговая; д. е - эллиптическая
Если в ясную погоду поляризация света уменьшается, следует ожидать
перемену погоды: в небе появилась слабая, еще незаметная глазу,
облачность. Частично поляризован и свет многих небесных светил,
обнаружена поляризация и у лунного света. Действительно, Луна светит
отраженным светом Солнца. Причем ее материки и моря отражают свет с
различной степенью поляризации. Сопоставляя характер поляризации света,
отраженного от Луны и от различных земных пород, ученые пришли к
интересному заключению: поверхность Лунных морей покрыта породами,
похожими на лаву, а материков - глинистыми песками.
