Що таке поляризація світла?

Якщо осіннім безхмарним днем подивитися в небо, то сяючий яскраво-блакитний купол небосхилу нікого не залишить байдужим. Чим же пояснюється такий дивний колір? Його причина полягає в трьох аспектах - ламанні, розсіюванні і поляризації. У сьогоднішній роботі мова піде про те, що ж таке поляризація світла.

Світло являє собою одну з різновидів електромагнітного випромінювання, тому характеризується джерелом і спрямованістю. Крім того, не слід забувати про його двоїсту природу: в одному випадку він, як уже говорилося, являє собою хвилю, а в іншому - частку (фотон). Поляризація світла - це одна з властивостей будь-якого випромінювання в оптичному діапазоні. При поляризації коливання частинок світлового променя, спрямованих на поперечну поверхню, здійснюються в одній і тій же площині. Інші складові відсікаються.

Найпростіше зрозуміти на прикладі, що таке поляризація світла. Уявімо довгу мотузку, розташовану горизонтально між двома точками. Мотузка проходить крізь вертикальну щілину в пластині-щиті. Якщо тепер з одного кінця її взяти в руки і формувати хвилі, то вони досягнуть протилежного кінця лише в тому випадку, якщо створюються співвісно з щілиною в щиті, тобто вертикально. При спробі рухати мотузку горизонтально (вліво-вправо) хвилі будуть погашені, ледь досягнувши щита, оскільки не «протиснуться» поперек щілини. У цьому прикладі мотузка - це електромагнітне випромінювання, щит - прозора (або напівпрозора середовище), а щілину - специфічне властивість середовища.

Так як світло - це електромагнітна хвиля, то вона залежить від електричного і магнітного векторів напруженості. Вони завжди перпендикулярні один до одного і, крім того, формують умовну площину, перпендикулярну лінії поширення самої хвилі. До речі, кругова поляризація світла виникає в тому випадку, якщо вектори магнітної індукції і електричного поля обертаються щодо напрямку променя світла. У свою чергу, при коливаннях вектора напруженості електричного поля в одній і тій же площині виникає плоскополяризоване електромагнітна хвиля. Її друга назва, що відбиває той же самий процес - «лінійно поляризована».

Цікаво, що випромінювання атомом одного-єдиного кванта світла завжди поляризоване. В той же час, світловий потік лампочки, Сонця, свічки, ліхтарика та ін. неполяризованого. Це пояснюється тим, що випромінювання виходить від безлічі атомів, у яких поляризація різна. Відповідно, сумарний потік втрачає орієнтованість. Поляризація світла у величезній мірі залежить від особливостей речовини або розташування атомів в його кристалічній решітці (Для твердих тіл, наприклад, прозорих кристалів). До речі, перші досліди були проведені з кристалами і лише згодом вчені звернули увагу на газоподібні середовища (атмосфера). Неважко зрозуміти, що поляризація світла також залежить від розташування спостерігача (датчика, фотоелемента та ін.). Таким чином, зі збільшенням кута між напрямком світла від джерела і вектором, що вказує на спрямованість променя зору, поляризація зростає. Якщо ж напрямку паралельні, то при ідеальних умовах поляризація відсутня.

Також існує третій варіант - частково поляризований потік світла. Дана конфігурація виникає в тому випадку, коли переважають коливання електричного поля або магнітної індукції (їх векторів).

Цікавий факт: око людини легко розрізняє довжину хвилі (Колірний аспект світла) і інтенсивність, а ось реєстрація поляризації доступна побічно. У той же час, багато комахи з фасеточними очима відмінно розрізняють поляризацію хвилі. Вважається, що це допомагає їм орієнтуватися.