Способы получения линейно поляризованного излучения

Линейно поляризованное излучение может быть получено с использованием следующих оптических явлений:

① Отражение света от диэлектрической пластины

Отраженный от изотропного диэлектрика свет всегда частично поляризован. Степень поляризации отраженного света зависит от показателя преломления диэлектрика n и от угла падения α и достигает 100% при падении света на поверхность диэлектрика под углом Брюстера. Плоскость поляризации (колебаний электрического вектора) в отраженном свете при этом перпендикулярна плоскости падения. Падение под углом Брюстера изображено на Рис.1.

② Преломление света на границе раздела двух диэлектрических сред

Поскольку отраженный от диэлектрической пластинки свет оказывается частично или полностью поляризованным, преломленный свет также частично поляризуется. Преимущественное направление колебаний электрического вектора в прошедшем свете совпадает с плоскостью преломления луча. Максимальная степень поляризация преломленного света достигается при падении под углом Брюстера. Для увеличения степени поляризации преломленного света используют стопу стеклянных пластинок, расположенных под углом Брюстера к падающему свету (стопа Столетова).

③ Преломление света в анизотропных кристаллах

Некоторые кристаллы обладают свойством анизотропии[1], что приводит к тому, что преломляясь в таком кристалле, световой луч разделяется на два луча с взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний. Это свойство также называется двулучепреломлением. Отводя один из лучей в сторону, можно получить линейно поляризованный свет – так устроена, например, поляризационная призма Ни́коля.

Поляризационные призмы состоят из двух либо более призм, по меньшей мере, одна из которых вырезается из оптически анизотропного кристалла. Конструктивно поляризационные призмы выполняют так, что проходящий через них свет непременно будет проходить наклонную границу раздела двух сред, на которой условия преломления света для компонент светового пучка, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, резко различаются. В частности, для одной из этих компонент на границе раздела могут выполняться условия полного внутреннего отражения, в итоге чего через поляризационную призму проходит только вторая компонента. Таковы, к примеру, часто используемые на практике однолучевые призмы Ни́коля и Фуко́.

Также применяют поляризационные призмы, в которых кристаллическая пластинка вклеена между двумя призмами из стекла, показатель преломления которого близок к бо́льшему показателю преломления кристалла. В таких поляризационных призмах проходит луч обыкновенный, а отражается – необыкновенный. Для того чтобы один из лучей претерпевал на границе раздела (склейки) полное внутреннее отражение, выбираются определённые значения преломляющих углов призм и, как правило, определённые ориентации оптических осей кристаллов, из которых они вырезаны (призмы Глана–То́мсона, Глана, Глазебру́ка, Франка–Ри́ттера, Рошо́на, Сенармо́на, Волласто́на и другие).

④ Поглощение света в дихроичных пластинках

У некоторых анизотропных кристаллов коэффициенты поглощения света для двух взаимно перпендикулярно поляризованных лучей отличаются настолько, что уже при небольшой толщине кристалла один из лучей гасится почти полностью и из кристалла выходит линейно-поляризованный пучок света. Это явление носит название дихроизма. В настоящее время дихроичные пластинки изготавливаются в виде тонких пленок – поляроидов. Поляроиды изготовляются из очень мелких кристаллов турмалина или герапатита (сернокислого йодхинина), нанесенных на целлулоидную пленку. Оптические оси всех кристалликов толщиной около 0,1 мм специальным способом ориентируют в одном направлении. Кристаллы герапатита почти полностью поглощают обыкновенный луч. Таким образом, падающий естественный свет, проходя сквозь поляроид, становится линейно-поляризованным.

[1] Различие свойств в разных направлениях (изотропия – одинаковость свойств)