Поляризація
Поляризація описує орієнтацію коливань поперечної хвилі. Для світла вона стосується напрямку електричного поля. Можливість поляризувати світло є прямим свідченням його поперечної природи; поздовжню хвилю в тому самому сенсі лінійно поляризувати не можна.
Лінійна поляризація
Якщо вектор E коливається вздовж фіксованої прямої, світло лінійно поляризоване. Ідеальний поляризатор пропускає компоненту поля вздовж своєї осі та пригнічує перпендикулярну.
Закон Малюса
Для лінійно поляризованого світла після аналізатора I=I₀cos²θ, де θ — кут між напрямком поляризації та віссю аналізатора. Для неполяризованого світла перший ідеальний поляризатор у середньому пропускає половину інтенсивності.
Кругова й еліптична
Якщо дві перпендикулярні компоненти мають однакові амплітуди та фазовий зсув ±π/2, кінець вектора E описує коло. За нерівних амплітуд або іншого зсуву отримуємо еліптичну поляризацію.
Фазові пластинки
Двопроменезаломлювальний матеріал має різні показники для двох поляризаційних компонент. Через різні фазові швидкості пластинка може створити контрольований фазовий зсув і перетворювати лінійну поляризацію на кругову чи еліптичну.
Відбиття і кут Брюстера
При певному куті відбитий промінь може бути сильно лінійно поляризований. Для ідеальної межі tanθ_B=n₂/n₁. Це пояснює роботу поляризаційних сонцезахисних окулярів, які зменшують горизонтальні відблиски.
Розсіяння
Світло неба частково поляризоване через розсіяння сонячного світла молекулами атмосфери. Ступінь і напрям поляризації залежать від геометрії спостереження відносно Сонця.
Застосування
Поляризація використовується в дисплеях, мікроскопії, фотопружності, астрономії та оптичному зв’язку. Вимір повного стану поляризації часто описують параметрами Стокса, що дозволяють працювати і з частково поляризованим світлом.
Параметри Стокса
Реальне світло може бути частково поляризованим, тому одного кута лінійної поляризації недостатньо. Чотири параметри Стокса описують повну інтенсивність і три незалежні характеристики поляризації. Вони вимірюються комбінаціями поляризаторів і фазових пластинок та широко застосовуються в астрономії й дистанційному зондуванні.
Деполяризація і реальні середовища
Розсіяння, багаторазові відбиття, неоднорідність і випадкова орієнтація частинок можуть зменшувати ступінь поляризації. Тому реальний пучок часто не є ані повністю поляризованим, ані повністю неполяризованим. Поляриметрія вимірює цей проміжний стан і може відновлювати властивості поверхонь, аерозолів або біологічних тканин.
Вправа
Лінійно поляризоване світло проходить через аналізатор під кутом 60° до його початкової поляризації. Яка частка інтенсивності проходить?
Розв’язання
За законом Малюса I/I₀=cos²60°=(1/2)²=1/4. Ідеальний аналізатор пропускає 25% початкової інтенсивності поляризованого пучка.