ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА

ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА — упорядоченность в ориентации вектора напряженности электрического (и однозначно связанного с ним магнитного) поля световой волны в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения светового луча. На П. с. основано действие приборов, используемых в медицине для определения концентрации оптически активных веществ (напр., сахаров), для изучения биохим, реакций, строения молекул (см. Микроскопические методы исследования, Микроспектральный анализ). Явление П. с. лежит в основе оптических устройств, служащих для предохранения глаз водителя от ослепления ярким светом фар встречного транспорта в ночное время. Оно находит различное применение в технике, в частности при производственном контроле и др.

Рис. 1. Графическое изображение неполяризованного (естественного) света (а), частично поляризованного (б) и полностью линейно поляризованного (в): стрелками показано направление колебаний электрических векторов световой волны в плоскости, перпендикулярной направлению распространения светового луча. Видно, что в естественном, неполяризованном, световом луче (а) электрический вектор световой волны может быть направлен в любую сторону; при частичной поляризации (б) появляется ограничение в направлении плоскости колебаний электрического вектора световой волны: в случае полной линейной поляризации (в) направление электрического вектора световой волны ограничено одной плоскостью (в данном случае по вертикали).

Световая волна, как и все электромагнитные колебания, характеризуется определенными значениями векторов напряженностей переменного электрического (Е) и магнитного (Н) полей (по абсолютным величинам и направлениям). Графически она часто изображается в виде проекций вектора E в каждой точке световой волны на плоскость, перпендикулярную направлению ее распространения (рис.1).

Хотя световая волна, испускаемая каким-либо элементарным излучателем (атом, молекула), всегда полностью поляризована (см. Люминесценция, Молекула), для суммарной световой волны, излучаемой телом в целом (она образуется в результате сложения излучения множества излучателей), характерна беспорядочно меняющаяся во времени ориентация электрического вектора (все направления колебаний равновероятны, а амплитуды одинаковы). Такая световая волна называется естественной, или неполяризованной.

Рис. 2. Графическое изображение распространения линейно-поляризованной световой волны (Z) и ее составляющих — векторов напряжения электрического (E) и магнитного (Н) полей.

Если колебания E происходят в различных направлениях, но в нек-рых из них амплитуда вектора E больше, чем в других, то такая волна называется частично поляризованной. Графически в общем случае конец вектора E полностью поляризованной волны описывает на плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, эллипс — так наз. эллиптическая поляризация. Наиболее распространены круговая и линейная П. с. (рис. 2). В последнем случае колебания вектора E происходят постоянно только в одном направлении. Плоскость, проходящая вдоль направления распространения волны и направления вектора электрического поля, называется плоскостью колебаний, а плоскость, перпендикулярная к ней и совпадающая с направлением вектора Н,— плоскостью поляризации.

Явление П. с. может возникать в процессе испускания света (см. Лазеры), его рассеяния, отражения и преломления (см. Оптика), при прохождении света через оптически активные вещества — некоторые кристаллы, р-ры сахаров, органических к-т, алкалоидов и т. д. Оптически активные вещества обнаруживают свойство не только линейно поляризовать свет, но и вращать плоскость поляризации (см. Поляриметрия).

Рис. 3. Призма Николя. Направления колебаний вектора E в плоскости рисунка показаны стрелками, перпендикулярно плоскости рисунка — стрелкой с точками; чернение на нижней грани призмы обеспечивает полное поглощение отраженного от плоскости склейки луча.

Для линейной поляризации света в поляризационных приборах используют, как правило, поляризационные призмы и пленки (поляроиды), а для получения излучения с круговой поляризацией — более сложные устройства. В основе работы поляризационной призмы лежит свойство оптически активных кристаллов по-разному преломлять компоненты луча света (см. Двойное лучепреломление), поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях (так наз. обыкновенный и необыкновенный лучи). Один из этих лучей (чаще необыкновенный) и используется в качестве источника поляризованного света, а второй отводится в сторону или гасится. Простейшей поляризационной призмой, состоящей из двух трехгранных призм, является широко распространенная поляризационная призма Николя (рис. 3).

Явление П. с. широко используется в научных исследованиях, технике и т. д. При поляризационных исследованиях измеряют степень изменения П. с., обусловленного взаимодействием света с исследуемым объектом, или оптическую активность (т. е. зависимость величины вращения плоскости поляризации линейно-поляризованного света от концентрации вещества при прохождении через оптически активное вещество). Регистрация вращательной дисперсии (т. е. изменения угла вращения при изменении длины волны света) позволяет определять концентрацию ряда веществ и изучать их строение. Для измерения П. с. используют приборы поляриметры и спектрополяриметры (см. Поляриметрия).



Библиография: Жевандров Н. Д. Анизотропия и оптика, М., 1974; Ланде-б e р г Г. С. Оптика, М., 1976.



Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Поделиться: