Физическая энциклопедия - поляризация света

физ. характеристика оптич. излучения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, т. е. неэквивалентность разл. направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Первые указания на поперечную анизотропию светового луча были получены голл. учёным X. Гюйгенсом в 1690 при опытах с кристаллами исл. шпата. Понятие «П. с.

» было введено в оптику англ. учёным И. Ньютоном в 1704-06. Существ. значение для понимания П. с. имело её проявление в эффектах интерференции света и, в частности, тот факт, что два световых луча с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации непосредственно не интерферируют. П. с. нашла естеств. объяснение в эл.-магн. теории света англ.

-л. отдельно взятым элементарным излучателем (атомом, молекулой), в каждом акте излучения всегда поляризован. Но макроскопич. источники света состоят из огромного числа таких частиц-излучателей; пространств. ориентации векторов Е и моменты актов испускания света отд. ч-цами в большинстве случаев распределены хаотически. Поэтому в общем излучении направление Е в каждый момент времени непредсказуемо.

Обычно состояние П. с. изображается с помощью эллипса поляризации проекции траектории конца вектора Е на плоскость, перпендикулярную лучу(рис.). Примеры разл. поляризаций светового луча при разл. разностях фаз между взаимно перпендикулярными компонентами Ех и Еу, Плоскость рисунков перпендикулярна направлению распространения света.

а и д линейные поляризации; в круговая поляризация; б, г и е эллиптич. поляризации. Рисунки соответствуют положит. разностям фаз 6 (опережению вертик. колебаний по сравнению с горизонтальными). l длина волны света. Проекционная картина полностью поляризованного света в общем случае имеет вид эллипса с правым или левым направлением вращения вектора Е во времени (рис.

, б, г, е). Такой свет наз. э л л и п т и ч е с к и п о л я р и з о в а н н ы м. Наибольший интерес представляют предельные случаи эллиптич. поляризации л и н е й н а я, когда эллипс поляризации вырождается в отрезок прямой линии (рис., а, д), определяющий положение плоскости поляризации, и циркулярная (или круговая), когда эллипс поляризации представляет собой окружность (рис.

, в). В первом случае свет называется п л о с к оили линейно п о л я р и з о в а н н ы м, а во втором п р а в оили л е в о-ц и р к у л я р н о п о л я р и з о в а н н ы м в зависимости от направления вращения вектора Е. Если фазовое соотношение между компонентами вектора Е изменяется за времена существенно меньшие времени измерения состояния поляризации, то свет проявляется как не полностью поляризованный.

плоскость колебаний вектора Е и наз. частично л и н е й н о п о л я р и з о в а н в ы м, если же этот фазовый сдвиг равен p/2, то свет обнаруживает преимуществ. направление вращения вектора Е и наз. ч а с т и ч н о ц и р к у л я р н о п о л я р и з о в а н н ы м. Естеств. свет не обнаруживает фазовой корреляции между компонентами вектора Е, разность фаз между ними непрерывно хаотически меняется.

Параметр степени поляризации света, определяемый как отношение разности интенсивностей двух выделенных ортогональных поляризаций к их сумме, может меняться в диапазоне от 0 до 100%. Следует отметить, что свет, проявляющийся в одних случаях как неполяризованный, в других может оказаться полностью поляризованным с меняющимся во времени, по сечению пучка или по спектру состоянием поляризации.

В квантовой оптике, где эл.-магн. излучение рассматривается как поток фотонов, с П. с. связывают одинаковое спиновое состояние всех фотонов, образующих световой пучок. Так, фотоны с круговой поляризацией (правой или левой) обладают моментом, равным В±С›. Эллиптически-поляризованвый свет описывается соответствующей суперпозицией этих состояний.

Особенности элементарного акта излучения, а также множество физ. процессов, нарушающих осевую симметрию светового пучка, приводят к тому, что свет всегда частично поляризован. Поляризованный свет может возникать при отражении света и преломлении света на границе раздела двух сред в результате различия оптич. хар-к границы для компонент, поляризованных параллельно и перпендикулярно плоскости падения (см.

БРЮСТЕРА ЗАКОН). Свет может поляризоваться при прохождении через анизотропную среду (с естеств. или индуцир. оптической анизотропией) либо в результате различия коэфф. поглощения для разл. поляризаций (см. ДИХРОИЗМ)), либо вследствие двойного лучепреломления. П. с. возникает при рассеянии света, при оптич. возбуждении резонансного излучения в парах, жидкостях и тв.

В хроматич. поляризации в наиболее эфф. форме проявляется интерференция поляризованных лучей. Явление П. с. и особенности вз-ствия поляризованного света с в-вом нашли исключительно широкое применение в науч. исследованиях кристаллохим. и магн. структуры тв. тел, оптич. св-в кристаллов, природы состояний, ответственных за оптич.

переходы, структуры биол. объектов, хар-ра поведения газообразных, жидких и тв. тел в полях анизотропных возмущений (электрич., магн., световом и пр.), а также для получения информации о труднодоступных объектах (в частности, в астрофизике). Поляризованный свет широко используется во мн. областях техники, напр. при необходимости плавной регулировки интенсивности светового пучка (см.