Мы сняли три новых ролика о поляризации света, и сегодня поговорим о линейно поляризованных световых волнах. Если смотреть сквозь две поляризационные плёнки и вращать одну из них относительно другой, свет то проходит через плёнки, то почти полностью перекрывается при повороте на 90°. Чтобы объяснить это явление, вспомним, что в электромагнитной волне векторы электрического и магнитного поля совершают колебания перпендикулярно направлению её распространения. Направление поляризации волны принято связывать с направлением вектора электрического поля, и в линейно поляризованной волне колебания вектора электрического поля происходят в одной плоскости.

Поляризационная плёнка пропускает свет, поляризованный вдоль некоторого направления, которое называется осью поляризации, и не пропускают свет, поляризованный поперёк этого направления. Свет обычной лампы не поляризован, и первая плёнка пропускает световые волны, поляризованные вдоль её оси. Если вторая плёнка ориентирована так же, как и первая, свет проходит и через неё. Если же повернуть вторую плёнку на 90°, свет сквозь неё не проходит.

А что будет, если оси двух плёнок повёрнуты друг относительно друга на острый угол? В этом случае вектор электрического поля линейно поляризованной волны, прошедшей через первую плёнку, надо разложить на компоненты вдоль и поперёк оси второй плёнки, и через неё пройдёт только продольная компонента. Так что с математической точки зрения поляризационная плёнка проецирует вектор электрического поля входящей волны на направление своей оси. Интенсивность света пропорциональна квадрату электрического поля, и мы получаем закон Малюса: интенсивность света, прошедшего через два поляризатора, пропорциональна квадрату косинуса угла между их осями. Этот закон прекрасно подтверждается на опыте!

Интересно, что Этьен Луи Малюс (1775-1812) был последователем Ньютона и объяснил на основе корпускулярной теории все известные к тому времени явления, связанные с поляризацией света, включая открытое ещё в XVII веке двойное лучепреломление в кристаллах и обнаруженную самим Малюсом поляризацию света при отражении и преломлении. Именно Малюс ввёл сам термин «поляризация»: он предположил по аналогии с магнитами, что у частиц света также есть полюсы. В обычном свете эти полюсы ориентированы беспорядочно, а поляризаторы пропускают частицы только с определёнными направлениями полюсов. И только в 1821 году волновую теорию поляризацию света создал Огюстен Жан Френель.

Сделаем ещё один опыт: вставим между двумя скрещенными поляризаторами, не пропускающими свет, третий поляризатор под углом 45° — и через такую систему свет проходит! Вы, конечно же, сможете объяснить это явление, последовательно рассматривая действие каждого поляризатора.

А ещё в нашем новом ролике «Поляризация света» мы рассказываем, почему свет поляризуется при отражении от прозрачной среды под углом Брюстера, как работают поляризационные очки и почему поляризован свет неба. Смотрите и не забывайте ставить лайки!