CZĘŚĆ TEORETYCZNA :
Polaryzacjz jest zjawiskiem charakterystycznym dla fal poprzecznych i polega na uporządkowaniu kierunków drgań. Rozważając zjawisko polaryzacji światła należy pamiętać o tym, iż fale świetlne to fale elektromagnetyczne, związane z roachodzeniem się w przestrzeni okresowo zmiennych pól: elektrycznego o natężeniu E i magnetycznego o natężeniu H (lub indukcji magnetycznej B ). Wprowadźmy dodatkowy wektor K ( wektor kierunkowy ), o dowolnej dł., np. jednostkowej. Kierunek tego wektora jest zgodny z kierunkiem rozchodzenia się promienia świetlnego. Badania kierunków wektorów wykazały, że w przestrzeni nieograniczonej, jednorodnej K jest prostopadły do E, E do H, oraz K do H. Właśnie w tej wzajemnej prostopadłości wektorów E, H i K tkwi poprzeczność fali świetlnej. Doświadczalnym dowodem poprzecznego charakteru fali świetlnej jest zjawisko polaryzacji. Polaryzacja fal może wystąpić w wielu przypadkach, np. przy braku symetrji osiowej w źródle, albo przy załamaniu i odbiciu na granicy dwóch ośrodków. Jeśli weźmiemy jakieś źródło emitujące światło, to w świetle tym jest bardzo wiele atomów wysyłających fale elektro magnetyczne. Dzięki tak wielkiej liczbie, tych atomowych żródeł w promieniowaniu, biegnącym w kierunku K od źródła, występują zmiany wektora świetlnego we wszystkich kierunkach prostopadłych do K. Jaśli sprowadzimy do jednej płaszczyzny, zawierającej wektor K, zmiany wektora E, to mamy do czynienia ze światłem spolaryzowanym liniowo. Świtło spolaryzowane kołowo może powstać przy nakładaniu się dwóch promieniowań spolaryzowanych liniowo.
Dalej możemy mówić o polaryzacji światła przez odbicie:
Mówimy, że całkowita polaryzacja podczas odbicia występuje przy takim kącie padania którego tangens równa się współczynnikowi załamania. Taki kąt padania nazywamy kątem Brewstera.
tg a = sin a / sin a ( 90 - a )
Następnie mamy do czynienia z polaryzacją światła załamanego:
Jeżeli wiąska światła po przejściu przez płytkę płasko równościenną zostaje spolaryzowana częściowo, ( największy stopień polaryzacji częściowej wystąpi wtedy, światło pada na płytkę pod kątem Brewstera ). Gdy światło ma do pokonania kilka płytek, wzrasta stopień polaryzacji i możemy mówić o spolaryzowaniu światła w płaszczyżnie padania.
Dwoistość kryształów:
Kryształy anizotropowe wykazują tzw. anomalne załamanie. Zjawisko to, zostało zaobserwowane po raz pierwszy w 1669 r. przez E. Bartholina. Szpat islandzki i inne kryształy, w któryhc istnieje tylko jeden kierunek biegu promienia bez podwójnego załamania, nazywamy kryształami jednoosiowymi.
Rzucamy promień światła naturalnego na na powierzchnię płytki płaskorównoległej, wyciętej z kryształu jednoosiowego. Otrzymamy w płytce dwa promienie: jeden - przechodzący bez załamania wzdłuż przedłużenia biegu promienia padającego, i drugi - promień załamany, wychodzący z płytki równolegle do pronienia pierwszago. Oba promienie dadzą na ustawionym dalej ekranie dwi jasne plamki. Obracając płytkę dookoła promienia padającego jako oś, okazuje się, że pierwszy ślad na ekranie, a mianowicie plamka Z, nie zmienia swego położenia, podczas gdy plamka N okrąża plamkę Z zakreśając koło. Promień wytważający plamkę Z nosi nazwę promienia zwyczajnego .Stosuje się on do praw załamania w ośrodkach izotropowych, a więc padając prostopadle na kryształ wnika w niego bez załamania; przy innym kącie padani a załamuje się pod kątem b, przy czym spełniona jest zależność:
sin a /sin b = n o = c / Vo
gdzie no jest wielkością stałą dla danego rodzaju pronieniowania i stanowi współczynnik załamania promienia awyczajnego. Drugi promień, zwany nadzwyczajnym, dający plamkę N, ma inne właściwości:
1) nie leży na ogół w płaszczyźnie padania
2) stosunek sin a do sin b nie ma wartości stałej i nie jest przyjmowany jako określenie współczynnika załamania.
Promień nadzwyczajny leży w płaszczyźnie wyznaczonej przez kierunek osi optycznej i normalną padania. Tym tłumaczy się przesuwanie się plamki pochodzącej od promienia nadzwyczajnego przy obrocie płytki dookoła promienia padającego joko osi.
Prawo Malusa:
Niech światło pada prostopadle na płytkę kalcytową K odpowiednio przyciętą w stosunku do osi optycznej. Po przejściu przez kalcyt wiązka światła rozczepia się na dwie: zwyczajną i nadzwyczajną. Wiązka nadzwyczajna aostaja wyeliminowana przez przesłonę. Pomiędzy ekranem, a przesłoną umieszczono nikol. Największe natęrzenie wystąpi wtedy, gdy płaszczyzna polaryzacji nikola jest równoległa do płaszczyzny polaryzacji kalcytu. Natężenie światła spolaryzowanego zmienia się zgodnie z prawem Maluda:
I = I o cos 2 f
gdzie I o - natężenie światła padającego, f - kąt pomiędzy płaszczyznami polaryzacji polaryzatora i analizatora.
Zjawisko skręcenia płaszczyzny polaryzacji w ośrodkach izotropowych umieszczonych w podłużnympolu magnetycznym zostało wykryte przez M. Faradaya w 1846 r.
Kierunek skręcenia jest zwykle zgodny z kierunkiem prądu w solenoidzie wytwarzającym pole magnetyczne. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji jest proporcjonalny do indukcji magnetycznej:
a = w B l
gdzie l - droga przebyta przez światło w badanym materiale ( w polu magnetycznym ), w - stała Verdeta, zależna od rodzaju substancji. Teoria powstani zjawiska Faradaya oparta jest na postulacie Fresnela rozkładu promienia spolaryzowanego liniowo na dwa promienie spolaryzowane kołowo w przeciwnych kierunkach. W polu magnetycznym występuje różnica prędkości tych promieni.