Краткая теория исследуемого явления. Поляризованным называется свет, в котором колебания светового вектора каким-либо образом упорядочены.

Поляризованным называется свет, в котором колебания светового вектора каким-либо образом упорядочены.

Если пространственная ориентация вектора напряженности электрического поля со временем не меняется или изменяется некоторым упорядоченным образом, то свет называют поляризованным. Простейшим видом поляризованного света является плоская поляризация. При этом вектор напряженности электрического поля колеблется, оставаясь в одной и той же плоскости (см. рис.1). На рисунке 1 изображены две проекции вектора напряженности электрического поля световой волны, распространяющейся вдоль оси х.

Рис. 1.

Обычные источники света испускают естественный свет, в котором представлены все возможные направления колебаний вектора напряженности электрического поля (см. рис. 2 а).

При падении естественного света на прозрачный диэлектрик, например, стекло, отраженный и преломленный лучи оказываются, как показывает опыт и теория, частично поляризованными (см. рис. 2 б).

а) б)

Рис. 2

Отраженный луч поляризуется преимущественно перпендикулярно плоскости падения, преломленный – преимущественно в плоскости падения.

Если угол падения удовлетворяет условию

tg (i) = n ₂₁

(n ₂₁ – относительный показатель преломления), то отраженный луч оказывается полностью поляризованным. Такой угол i называется углом полной поляризации, или углом Брюстера, а приведенное соотношение – законом Брюстера.

Степень поляризации преломленного луча при этом достигает наибольшего значения, однако этот луч остается поляризованным лишь частично.

Таким образом, поток света, прошедший через прозрачный диэлектрик состоит из двух частей – поляризованной и неполяризованной (естественной).

Степенью поляризации частично поляризованного света называется отношение поляризованной составляющей светового потока к общему потоку:

(1)

Здесь – общий световой поток, переносимый частично поляризованной волной, _П и _е – световые потоки, переносимые поляризованной и естественной составляющими волны. Очевидно, что = _е + _П.

Принцип действия стопы Столетова заключается в постепенном возрастании степени поляризации прошедшего света при последовательном преломлении его через параллельные пластинки. Если свет падает на стопу под углом полной поляризации отраженного пучка (углом Брюстера), равным для стекла i_Б = 55⁰, то при достаточном числе пластин степень поляризации может достигать 90%.