Поляризаторы и анализаторы. Призма Николя, поляроиды. Закон Малюса

Как было указано выше, поляризаторами называют устройства, позволяющие получить поляризованный свет из естественного. В качестве поляризаторов можно использовать стопу пластин из диэлектрика (стекла).

Двоякопреломляющие кристаллы непосредственно не используются в качестве поляризаторов, так как обыкновенный и необыкновенный лучи слишком мало разведены и даже перекрываются. Однако из этих кристаллов изготавливают специальные поляризационные призмы.

Рассмотрим наиболее распространенную призму, предложенную У. Николем (призма Николя, или просто николь).

Николь представляет собой призму из исландского шпата, разрезанную по диагонали и склеенную канадским бальзамом (смола канадской пихты). Показатель преломления канадского бальзама n = 1,550; это значение лежит между показателями преломления исландского шпата для необыкновенного и обыкновенного лучей. Это позволяет, подобрав определенным образом углы призмы, обеспечить полное отражение обыкновенного луча на границе с канадским бальзамом. Отраженный обыкновенный луч поглощается зачерненной нижней гранью или выводится из кристалла. Необыкновенный луч выходит из николя параллельно нижней грани.

В поляроидах поляризованный луч получают благодаря двойному лучепреломлению и дихроизму (неравномерному поглощению одного из лучей в турмалине или герапатите). Так, в пластинке турмалина толщиной около 1 мм обыкновенный луч практически полностью поглощается, и вышедший свет является плоскополяризованным.

Из мелких кристалликов герапатита выкладывают значительные площади на целлулоидной пленке. Для их ориентации используют электрическое поле. Такие устройства называют поляроидами.

Основным недостатком поляроидов по сравнению с николем являются их плохие спектральные характеристики. Белый свет после прохождения этих поляризационных устройств становится окрашенным, в то время как николь прозрачен для всей видимой част спектра. Достоинство поляроидов – большая поверхность, позволяющая использовать широкие световые пучки.

Устройство, служащее для получения поляризованного света, называется поляризатором, а для анализа поляризованного света применяют анализатор (второй поляризатор). Интенсивность света при прохождении через систему «поляризатор – анализатор» подчиняется закону Малюса:

I_А =I_П сos²α,

где: I_А – интенсивность поляризованного света, вышедшего из анализатора; I_П – интенсивность света, вышедшего из поляризатора (падающего на анализатор); α – угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора.

Как видно из закона Малюса, при повороте анализатора относительно луча падающего поляризованного света, интенсивность вышедшего света изменяется от нуля до I₀. Если при повороте анализатора относительно падающего луча как оси вращения интенсивность света, прошедшего через анализатор, не изменяется, то свет может быть естественным (или поляризованным по кругу). Если же интенсивность изменяется от максимума до нуля, то падающий свет – плоскополяризованный.