Анализ поляризованного света

Для получения эллиптически или циркулярно поляризованного света пучок естественного света, прошедший через поляризатор и ставший после него линейно-поляризованным, пропускают через кристаллическую пластинку толщиной d, вырезанную параллельно оптической оси. Внутри пластинки пучок разбивается на обыкновенный о- и необыкновенный е-лучи, которые распространяются в одном направлении, но с разными скоростями. Колебания вектора Е в е-луче происходят вдоль оси кристалла, в
о-луче – перпендикулярно оси кристалла. Пройдя пластинку толщиной d, эти лучи приобретают оптическую разность хода, равную (n_e – n_o)d. На выходе из пластинки в общем случае в результате сложения взаимно-перпендикулярных колебаний с разными амплитудами и произвольной разностью хода возникают световые волны, вектор в которых описывает эллипс. Таким образом, в результате прохождения через кристаллическую пластинку (рис. 3.9) линейно-поляризованный свет превращается в эллиптически поляризованный.

В частном случае, при оптической разности хода (n_e – n_o)d = и равных амплитудах векторов Е о- и е-лучей линейно-поляризованный свет превращается в циркулярно поляризованный. Кристаллическая пластинка, для которой оптическая разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами равна , называется фазовой четвертьволновой пластинкой. Кроме того, существуют пластинки и , позволяющие получать линейно-поляризованный свет.

Поляризованный свет с периодически повторяющейся поляризацией – эллиптической, циркулярной и линейной – получается при повороте кристаллической пластинки, вырезанной параллельно или перпендикулярно оптической оси, или при повороте оптической системы из двух кристаллических пластинок.

Для определения состояния поляризации световой пучок направляют на анализатор. При вращении анализатора вокруг направления луча интенсивность прошедшего света изменяется. Если при некотором положении анализатора свет полностью гасится, то исследуемый пучок линейно-поляризован. Если падающий свет является естественным, то при вращении анализатора интенсивность проходящего света не изменяется.

Однако анализаторы не позволяют отличить эллиптически и циркулярно поляризованный свет соответственно от частично поляризованного и естественного. При пропускании эллиптически поляризованного света через анализатор интенсивность прошедшего через него света будет плавно изменяться, достигая максимума и отличного от нуля минимума. Аналогичный результат получается и в случае частично поляризованного света. При циркулярно поляризованном свете эллипс вырождается в окружность, поэтому при вращении анализатора вокруг оси луча интенсивность света остается постоянной, как и в случае естественного.

В этих случаях на пути исследуемого пучка вначале ставят четвертьволновую пластинку, а затем анализатор.

В циркулярно поляризованном свете разность хода между двумя взаимно перпендикулярными колебаниями равна . Четвертьволновая пластинка внесет дополнительную разность хода ± . Результирующая разность хода станет равной 0 или . Следовательно, циркулярно поляризованный свет станет линейно-поляризованным и анализатором можно получить полное его гашение.

Если же падающий свет естественный, то он при прохождении пластинки таким и останется, и его невозможно погасить анализатором.

Если на пути эллиптически поляризованного света поместить пластинку « », оптическая ось которой ориентирована параллельно одной из осей эллипса, то она внесет дополнительную разность хода ± .
Результирующая разность хода станет равной 0 или . Следовательно, эллиптически поляризованный свет станет линейно-поляризованным и может быть погашен поворотом анализатора.