WYDZIAŁ	IMIĘ NAZWISKO		ROK		GRUPA	ZESPÓŁ
PRACOWNIA FIZYCZNA I	TEMAT:					NR.ĆWICZ.
DATA WYK.	DATA ODDANIA	ZWROT DO POPRAWY		DATA ODDANIA		OCENA

Teoria

Światło jest falą poprzeczną, gdyż drgania wektorów natężenia pola elektrycznego E i magnetycznego H odbywają się w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali. Trójkę wektorów E, H i v pokazano na rysunku 1. Płaszczyznę wyznaczoną przez wektory H i v nazywamy płaszczyzną polaryzacji.

Rys. 1. Wektory E, H i v fali elektromagnetycznej oraz płaszczyzna polaryzacji (zakreskowana).

W świetle naturalnym położenie płaszczyzny polaryzacji ulega ciągłym, nieregularnym zmianom o częstości rzędu 10 s, wskutek tego, że każdy atom źródła wysyła światło o innej polaryzacji. Polaryzacja zmienia się szybciej niż możemy ją wykryć i wszystkie efekty się wyśredniowują (rys. 2a).

Rys. 2. Światło niespolaryzowane (a), spolaryzowane (b) i częściowo spolaryzowane (c)

Mogą jednak zaistnieć takie warunki, żeby drgania poprzeczne wektorów natężenia pola elektrycznego E (magnetycznego H) odbywały się w jednej wyróżnionej płaszczyźnie. Światło takie nazywamy całkowicie spolaryzowanym (rys. 2b). Przez światło częściowo spolaryzowane nazywamy takie światło, w którym jest wyróżniony pewien kierunek drgań, ale są także drgania w innych, zbliżonych do wyróżnionego kierunkach (rys. 2c).

Światło spolaryzowane możemy otrzymać przy odbiciu, na granicy dwóch ośrodków, wiązki ze światła naturalnego. Brewster odkrył, że polaryzacja przy odbiciu jest całkowita wtedy, gdy promień odbity jest prostopadły do promienia załamanego (rys. 3a). Kątem Brewstera nazywamy kąt padania cp spełniający ten warunek, czyli

Rys. 3. Otrzymywanie światła spolaryzowanego: a) przez odbicie na granicy ośrodków przezroczystych, b) przez przepuszczenie przez pryzmat Nicola wykorzystujący kryształ oNrójłomny, c) przez przepusz­czenie przez polaroid

Innym sposobem otrzymywania światła spolaryzowanego jest przepuszczenie wiązki przez substancję dwójłomną, np. kryształ kalcytu. Promień padający na kalcyt ulega rozdwojeniu, tzn. załamuje się pod dwoma różnymi kątami. Zjawisko to nazywamy dwójłomnością. Dwie po­wstające w ten sposób wiązki są spolaryzowane w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych. Różnica pomiędzy kątami załamania jednej i drugiej wiązki jest wynikiem zależności współ­czynnika załamania tak od kierunku rozchodzenia się światła w kalcycie i jak kierunku polary­zacji. Fakt ten wykorzystano do wyeliminowania (w wyniku całkowitego wewnętrznego odbicia) jednej z wiązek w pryzmacie Nicola (rys. 3b).

W polaroidach polaryzacja światła naturalnego dokonuje się wskutek silnie asyme­trycznej budowy cząsteczek. Polaroidy przepuszczają światło o określonej płaszczyźnie polaryzacji, a pochłaniają światło o polaryzacji prostopadłej do przepuszczonej (rys. 3c).

Światło spolaryzowane może być również emitowane przez źródło. Przykładem takiego źró­dła jest laser, który przy odpowiedniej konstrukcji wysyła wiązkę całkowicie spolaryzowaną.

Ogólnie mówiąc, jakiekolwiek urządzenie służące do otrzymywania światła spolaryzo­wanego nazywamy polaryzatorem. Takie samo urządzenie może służyć do badania światła

już spolaryzowanego, czyli jako analizator. Jeżeli polaryzator i analizator są tak ustawio­ne, że kierunki drgań światła są w nich takie same, to mówimy, że są równolegle. Jeżeli kierunek drgań w polaryzatorze jest prostopadły do kierunku drgań w analizatorze, mó­wimy, że są one skrzyżowane. W pierwszym przypadku natężenie światła spolaryzowane­go przechodzącego przez układ jest maksymalne, a w drugim jest równe zeru.

Jeżeli przepuścimy wiązkę światła spolaryzowanego o natężeniu /,„ przez analizator, to natężenie światła przepuszczonego będzie zależeć od kąta (p zawartego pomiędzy płasz­czyzną polaryzacji polaryzatora (wiązki padającej), a płaszczyzną polaryzacji analizatora. Natężenie światła jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy wektora natężenia pola elektrycznego fali świetlnej,

Polaryzator „rozkłada" amplitudę fali padającej E na składową równoległa do płasz­czyzny polaryzacji, równą E cos(p, i prostopadłą, przy czym tylko składowa równoległa jest przepuszczona. Ponieważ natężenie światła jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy Tali. więc natężenie światła przepuszczonego przez analizator jest proporcjonalne do kwa­dratu kosinusa kąta ,

Ta ostatnia zależność nosi nazwę prawa Malusa.

---