Поляризация волн

Третьим признаком волновой природы света служит явление поляризации, которое возможно только у поперечных волн. Сущность этого явления проще всего выяснить на поперечных механических волнах.

Пусть по шнуру бежит поперечная волна, которая проходит через ящик, имеющий вид узкой щели (рис. 32.19, а). Ясно, что такая волна пройдет через щель только в том случае, когда колебания в ней происходят по направлению, параллельному щели.

Воспользуемся двумя ящиками, расположенными один за другим по направлению распространения поперечных волн. Если ящики расположить так, чтобы их щели были параллельны, то поперечная волна пройдет через оба ящика и будет распространяться дальше только в том случае, когда колебания в ней происходят параллельно щелям (рис. 32.19, а). Если же ящики скрестить, т. е. повернуть так, чтобы их щели оказались взаимно перпендикулярными (рис. 32.19, б), то поперечная волна ни при каких условиях через них не пройдет. Очевидно, что все это относится только к поперечным волнам, так как продольная волна будет проходить через ящики при любом повороте щелей ящиков.

Итак, с помощью двух описанных ящиков, поставленных друг за другом на пути распространения волны, поперечную волну всегда можно погасить поворотом одного из ящиков вокруг луча, а продольную волну — нет. Здесь возникает вопрос; зачем нужны два ящика? Ведь если поворачивать один ящик вокруг луча, то можно найти такое положение, при котором он погасит перпендикулярную волну и без второго ящика.

Чтобы ответить на этот вопрос, пропустим через ящик два шнура и создадим на них волны, колебания в которых взаимно перпендикулярны (рис. 32.19, в). Тогда ящик погасит волну только на одном шнуре, а волна на втором шнуре пройдет через него. В этом случае, чтобы погасить и вторую волну, нужен еще один ящик.

Итак, если в поперечных волнах одновременно происходят колебания по различным направлениям в плоскости, перпендикулярной к лучу, то полностью погасить их можно только с помощью двух ящиков, При этом первый ящик будет пропускать волну только с колебаниями, параллельными его щели, а поворотом второго ящика вокруг луча можно погасить и эту волну.

Поперечная волна называется плоскополяризованной, когда колебания во всех ее точках, расположенных на одном луче, происходят в одной плоскости. Эту плоскость называют плоскостью колебаний, а плоскость, перпендикулярную к направлению колебаний и проходящую через луч, называют плоскостью поляризации волны. На рис. 32.19, а, изображены плоско-поляризованные волны, для которых плоскость поляризации перпендикулярна к плоскости рисунка. Заметим, что плоскополяризованную волну можно погасить одним ящиком. Прибор, с помощью которого определяют, поляризована или нет проходящая через него волна, называют анализатором, (второй ящик). Прибор, при прохождении через который неполяризованная волна превращается в поляризованную, называют поляризатором (рис. 32.19, б).

Из описанного выше следует, что поляризатор и анализатор по своему устройству ничем не отличаются друг от друга. Один и тот же прибор в зависимости от обстоятельств можно использовать и как поляризатор, и как анализатор. Еще раз напомним, что понятие поляризации для продольных волн не имеет реального смысла. Поляризованными могут быть только поперечные волны.