Явища, що вказують, що світло є поперечною хвилею. Поперечність світлових хвиль

І дифракції не залишають сумнівів у тому, що світло, що поширюється, має властивості хвиль. Але яких нулі - поздовжніх чи поперечних?

Довгий час засновники хвильової оптики Юнг і Френель вважали світлові хвилі поздовжніми, тобто подібними до звукових хвиль. У той час світлові хвилі розглядалися як пружні хвилі в ефірі, що заповнює простір і проникає всередину всіх тіл. Такі хвилі, здавалося, було неможливо бути поперечними, оскільки поперечні хвилі, відповідно до поглядами на той час, можуть існувати лише у твердому тілі. Але як можуть тіла рухатись у твердому ефірі, не зустрічаючи опору? Адже ефір не повинен перешкоджати руху тіл. Інакше не виконувався б закон інерції.

Однак поступово накопичувалося все більше і більше експериментальних фактів, які ніяк не вдавалося витлумачити, вважаючи світлові хвилі поздовжніми.

Досліди із турмаліном.Розглянемо докладно один із таких експериментів, дуже простий та ефектний. Це досвід із кристалами турмаліну (прозорими кристалами зеленого забарвлення).

Кристал турмаліну належить до про одноосних кристалів. Візьмемо прямокутну пластину турмаліну, вирізану таким чином, щоб одна з її граней була паралельна осі кристала. Якщо нормально направити на таку пластину пучок світла від електричної лампи або сонця, то обертання пластини навколо пучка ніякої зміни інтенсивності, що пройшло через неї, не викличе (рис. 8.60). Можна подумати, що світло тільки частково поглинулося в турмаліні і набуло зеленого забарвлення. Більше нічого, здається, й не сталося. Але це не так. Світлова хвиля виявила нові свої властивості.

Ці нові властивості виявляються, якщо пучок світла змусити пройти через другий такий самий кристал турмаліну (рис. 8.61, а), паралельний першому. При однаково спрямованих осях кристалів знову нічого цікавого немає: просто світловий пучок ще більше послаблюється з допомогою поглинання у другому кристалі. Але якщо другий кристал обертати, залишаючи перший нерухомим (рис. 8.61 б), то виявиться дивовижне явище - гасіння світла. У міру збільшення кута між осями інтенсивність світла зменшується. І коли осі перпендикулярні одна одній, світло зовсім не проходить (рис. 8.61, в). Він повністю поглинається другим кристалом. Як це можна пояснити?

Поперечність світлових хвиль.З описаних вище дослідів випливають два висновки: по-перше, світлова хвиля, що йде від , повністю симетрична щодо напряму поширення (при обертанні кристала навколо променя в першому досвіді інтенсивність не змінювалася); по-друге, хвиля, що вийшла з першого кристала, не має осьової симетрії (залежно від повороту другого кристала щодо променя інтенсивність світла змінюється).

Поздовжні хвилі мають повну симетрію по відношенню до напрямку поширення (коливання відбуваються вздовж цього напрямку, і воно є віссю симетрії хвилі). Тому пояснити досвід із ворогуванням другої пластини, вважаючи світлову хвилю поздовжньою, неможливо.

Повне пояснення досвіду можна отримати, зробивши два припущення.

Перше припущення відноситься до світла. Світло – поперечна хвиля. У падаюпдем від звичайного джерела пучку світлових хвиль відбуваються коливання різноманітних напрямків, перпендикулярних до напряму поширення хвиль (рис. 8.62).

Згідно з цим припущенням світлова хвиля має осьову симетрію, будучи в той же час поперечною. Хвилі, наприклад, на поверхні води такої симетрії не мають, оскільки коливання частинок води відбуваються тільки у вертикальній площині.

Світловий потік, в якому коливання відбуваються по всіх напрямках, перпендикулярних до напряму поширення хвиль, називається природним світлом. Така назва виправдана, тому що у звичайних умовах джерела світла випромінюють такий потік. Це пояснює результат першого досвіду. Обертання кристала турмаліну не змінює інтенсивність минулого світла, тому що падаюча хвиля має осьову симетрію (попри те, що вона поперечна).

Друге припущення відноситься не до світлової хвилі, а до кристала. Кристал турмаліну має здатність пропускати світлові хвилі з коливаннями, що відбуваються в одній певній площині (площина Р на малюнку 8.63). Таке світло називається поляризованим або, точніше, плоскополяризованим на відміну від природного світла, яке може бути назване неполяризованим.

Це цілком пояснює результати другого досвіду. З першого кристала виходить плоскополяризована хвиля. При схрещених кристалах (кут між осями 90°) вона не проходить крізь другий кристал. Якщо осі кристалів становлять між собою деякий кут, відмінний від 90°, проходять коливання, амплітуда яких дорівнює проекції амплітуди хвилі, що пройшла через перший кристал, на напрямок осі другого кристала.

Отже, кристал турмаліну перетворює природне світло на плоскополяризоване.

Механічна модель дослідів із турмаліном.Неважко побудувати просту наочну механічну модель аналізованого явища. Можна отримати поперечну хвилю в гумовому шнурі так, щоб коливання швидко змінювали свій напрямок у просторі. Це аналог природної світлової хвилі. Пропустимо тепер шнур крізь вузьку дерев'яну скриньку (рис. 8.64). З коливань різних напрямків ящик «виділяє» коливання в одній певній площині. Тому із ящика виходить поляризована хвиля. Якщо на її шляху є ще такий самий ящик, але повернутий щодо першого на 90°, то коливання крізь нього не проходять. Хвиля цілком гаситься.

Поляроїди.Не лише кристали турмаліну здатні поляризувати світло. Такою ж властивістю, наприклад, мають так звані поляроїди. Поляроїд являє собою тонку (0,1 мм) плівку кристалів герапатиту, нанесену на целулоїд або скляну пластинку. З поляроїдом можна провести ті ж досліди, що і з кристалом турмаліну. Перевага поляроїдів у тому, що можна отримувати великі поверхні, що поляризують світло. До недоліків поляроїдів відноситься фіолетовий відтінок, який вони надають білому світлу.

Прямими дослідами доведено, що світлова хвиля поперечна. У поляризованій світловій хвилі коливання відбуваються у строго визначеному – поперечному напрямку.

Чим відрізняється природне світло від поляризованого!

Відповімо на запитання: 1. На які два типи ділять усі хвилі? 2. Які хвилі називають поздовжніми? 3. Які хвилі називають поперечними? 4. Що коливається у поперечній механічній хвилі? 5. Якого типу хвиль належить звукова хвиля? 6. Якому типу хвиль належить електромагнітна хвиля? Чому?

У 1865 році Максвелл дійшов висновку, що світло - електромагнітна хвиля. Одним із аргументів на користь даного твердження є збіг швидкості електромагнітних хвиль, теоретично обчислених Максвеллом, зі швидкістю світла, визначеною експериментально (в дослідах Ремера та Фуко).

Світло - поперечна хвиля. У падаючому від звичайного джерела пучку хвиль присутні коливання всіляких напрямів, перпендикулярних до напряму поширення хвиль. Світлова хвиля з коливаннями за всіма напрямами, перпендикулярним до напряму поширення, називається природною.

Поляризоване світло Кристал турмаліну має здатність пропускати світлові хвилі з коливаннями, що лежать в одній певній площині. Таке світло називається поляризованим або, точніше, плоскополяризованим на відміну від природного світла, яке може бути назване неполяризованим.

Поляроїд Являє собою тонку (0.1 мм) плівку кристалів герапатиту, нанесену на целулоїд або скляну пластинку. Прозорі плівки (полімерні, монокристалічні та ін), що перетворюють неполяризоване світло на лінійно поляризоване, т.к. пропускають світло лише одного напряму поляризації. Поляроїди винайдені американським ученим Е. Лендом у 1932.

Якщо природне світло падає на межу розділу двох діелектриків (наприклад, повітря та скла), то частина його відбивається, а частина переломлюється та поширюється у другому середовищі. Встановлюючи на шляху відбитого та заломленого променів аналізатор (наприклад, турмалін), можна переконатися в тому, що відбитий та заломлений промені частково поляризовані: при повертанні аналізатора навколо променів інтенсивність світла періодично посилюється та слабшає (повного гасіння не спостерігається!). Подальші дослідження показали, що у відбитому промені переважають коливання, перпендикулярні площині падіння (на малюнку вони позначені точками), у заломленому – коливання, паралельні площині падіння (зображені стрілками).

Перевірка на дослідах поляризованості світла, що випускається різними джерелами. Рідкокристалічний монітор дає поляризоване світло. При повороті поляризатора він послаблюється, при повороті на 90 гаситься повністю. Поляризовано також випромінювання дисплея калькулятора. Поляризоване світло дисплея мобільного телефону. Світло, відбите від скла, поляризоване. Подивіться на скло через поляроїд. Обертанням поляроіда домагаємося зникнення відблисків.

Поляризоване світло в природі Поляризоване відбите світло, відблиски, наприклад, що лежать на поверхні води, Розсіяне світло неба не що інше, як сонячне світло, що зазнало багаторазового відображення від молекул повітря, що переломилося в крапельках води або крижаних кристалах. Тож у певному напрямі від Сонця він поляризований. Багато комах, на відміну від людини, бачать поляризацію світла. Бджоли і мурахи не гірші за вікінги користуються цією своєю здатністю для орієнтування в тих випадках, коли Сонце закрите хмарами. Поляризоване світло деяких астрономічних об'єктів. Найбільш відомий приклад – крабоподібна туманність у сузір'ї Тельця. Деякі види жуків, що мають металевий блиск, перетворюють світло, відбите від їх спинки, на поляризоване по колу. Так називають поляризоване світло, площина поляризації якого закручена у просторі гвинтоподібно, ліворуч чи праворуч.

Сонцезахисні поляризаційні та антивідблиску окуляри Безпечне водіння вночі, вдень, в сутінки, туман і взимку. Поляризовані лінзи знімають відблиски від лобового скла, від мокрої дороги, від снігу, захищають від фар зустрічних машин, знімають втому, покращують видимість у будь-яку погоду. Вони незамінні для полярників, яким постійно доводиться дивитися на сліпуче відображення сонячних променів від замерзлого снігового поля.

Виявлення напруги в прозорих тілах (дефектоскопія): Якщо в прозорому матеріалі з'являються напруги (викликані внутрішніми напругами або зовнішнім навантаженням), матеріал починає неоднорідно повертати кут поляризації. Цей ефект у полімерах проявляється сильніше, ніж у склі. ДОСВІД: Затисніть прозору пластикову коробку від CD-диска між двома поляроїдами. Світло відчуває неоднорідну поляризацію, що проявляється в різній інтенсивності світла, що проходить через поляризатори, фарбуванням поля зору в різні кольори в світлі, що проходить. При згині або стисненні коробки інтенсивність світла, що проходить, змінюється, змінюється і колір світла, що пройшов через поляроїди. Так виявляють напруження у прозорих зразках.

Отримання стереозображення, стерео монітор Для отримання ефекту об'єму (стереоефекту) необхідно показати кожному оку свою картинку, так, начебто різні очі дивляться на об'єкт з різних ракурсів; все інше наш мозок добудує та розрахує самостійно. У стерео моніторі парні та непарні рядки пікселів на екрані повинні мати різний напрямок поляризації світла. Лінзи окулярів – поляризатори, повернуті один щодо одного на 90 градусів – через одну лінзу очок видно лише парні рядки, а через іншу непарні. Кожне око побачить лише ту картинку, яка призначена для нього, тому зображення стає об'ємним.

Принцип дії РК-дисплеїв Робота РК-дисплеїв ґрунтується на явищі поляризації світлового потоку. Рідкі кристали – це органічні речовини, здатні під дією напруги повертатися в електричному полі. Рідкі кристали мають анізотропію властивостей. Зокрема, залежно від орієнтації, по-різному відбивають і пропускають світло, повертають його площину поляризації. Панель на тонкоплівкових транзисторах схожа на багатошаровий бутерброд. Шар рідких кристалів знаходиться між двома поляризаційними панелями. Напруга змушує кристали працювати подібно до затвора, блокуючи або пропускаючи світло. Інтенсивність світла через поляризатор залежить від напруги.

Висновки: Кристал турмаліну (поляроїд) перетворює природне світло на плоскополяризоване. Поляризація - одна з хвильових властивостей світла. Різні джерела світла можуть випускати як поляризоване, так і неполяризоване світло. За допомогою поляроїдів можна керувати інтенсивністю світла; Явище поляризації світла зустрічається у природі, широко використовується у сучасній техніці. Світло – це поперечна хвиля.

Дифракція та інтерференція світла підтверджує хвильову природу світла. Але хвилі можуть бути поздовжніми та поперечними. Розглянемо наступний досвід.

Поляризація світла

Пропустимо пучок світла через прямокутну пластину турмаліну, одна з граней якої паралельна осі кристала. Жодних видимих ​​змін не сталося. Світло лише частково погасилося в пластині і набуло зеленого забарвлення.

малюнок

Тепер помістимо ще одну пластину після першої. Якщо осі обох пластин будуть спрямовані, нічого не станеться. Але якщо другий кристал почати обертати, то світло гаситиметься. Коли осі будуть перпендикулярні, світла взагалі не буде. Він цілком поглинеться другою пластиною.

малюнок

Зробимо два висновки:

1. хвиля світла симетрична щодо напряму поширення.

2. Після проходження першого кристала хвиля перестає мати осьову симетрію.

З погляду поздовжніх хвиль пояснити це вдасться. Отже, світло – поперечна хвиля. Кристал турмаліну є поляроїдом. Він пропускає світлові хвилі, коливання яких у одній площині. Ця властивість добре проілюстрована на наступному малюнку.

малюнок

Поперечність світлових хвиль та електромагнітна теорія світла

Світло, яке виходить після проходження поляроїду, називається плоскополяризованим світлом. У поляризованому світлі коливання відбуваються лише в одному – поперечному напрямку.

Електромагнітна теорія світла бере свій початок у роботах Максвелла. У другій половині 19 століття Максвелл довів теоретично існування електромагнітних хвиль, які можуть поширюватись навіть у вакуумі.

І він припустив, що світло також є електромагнітною хвилею. В основі електромагнітної теорії світла лежить той факт, що швидкість світла та швидкість поширення електромагнітних хвиль збігаються.

До кінця 19 століття остаточно було встановлено, що світлові хвилі виникають через рух заряджених частинок в атомах. З визнанням цієї теорії відпала потреба у світлоносному ефірі, у якому поширюються світлові хвилі. Світлові хвилі- це механічні, а електромагнітні хвилі.

Коливання світлової хвилі складаються із коливань двох векторів: вектора напруженості та вектора магнітної індукції. За напрям коливань у світлових хвилях прийнято вважати напрям коливань вектора напруженості електричного поля.

Відповімо на запитання: 1. На які два типи ділять усі хвилі? 2. Які хвилі називають поздовжніми? 3. Які хвилі називають поперечними? 4. Що коливається у поперечній механічній хвилі? 5. Якого типу хвиль належить звукова хвиля? 6. Якому типу хвиль належить електромагнітна хвиля? Чому?

У 1865 році Максвелл дійшов висновку, що світло - електромагнітна хвиля. Одним із аргументів на користь даного твердження є збіг швидкості електромагнітних хвиль, теоретично обчислених Максвеллом, зі швидкістю світла, визначеною експериментально (в дослідах Ремера та Фуко).

Світло - поперечна хвиля. У падаючому від звичайного джерела пучку хвиль присутні коливання всіляких напрямів, перпендикулярних до напряму поширення хвиль. Світлова хвиля з коливаннями за всіма напрямами, перпендикулярним до напряму поширення, називається природною.

Поляризоване світло Кристал турмаліну має здатність пропускати світлові хвилі з коливаннями, що лежать в одній певній площині. Таке світло називається поляризованим або, точніше, плоскополяризованим на відміну від природного світла, яке може бути назване неполяризованим.

Поляроїд Являє собою тонку (0.1 мм) плівку кристалів герапатиту, нанесену на целулоїд або скляну пластинку. Прозорі плівки (полімерні, монокристалічні та ін), що перетворюють неполяризоване світло на лінійно поляризоване, т.к. пропускають світло лише одного напряму поляризації. Поляроїди винайдені американським ученим Е. Лендом у 1932.

Якщо природне світло падає на межу розділу двох діелектриків (наприклад, повітря та скла), то частина його відбивається, а частина переломлюється та поширюється у другому середовищі. Встановлюючи на шляху відбитого та заломленого променів аналізатор (наприклад, турмалін), можна переконатися в тому, що відбитий та заломлений промені частково поляризовані: при повертанні аналізатора навколо променів інтенсивність світла періодично посилюється та слабшає (повного гасіння не спостерігається!). Подальші дослідження показали, що у відбитому промені переважають коливання, перпендикулярні площині падіння (на малюнку вони позначені точками), у заломленому – коливання, паралельні площині падіння (зображені стрілками).

Перевірка на дослідах поляризованості світла, що випускається різними джерелами. Рідкокристалічний монітор дає поляризоване світло. При повороті поляризатора він послаблюється, при повороті на 90 гаситься повністю. Поляризовано також випромінювання дисплея калькулятора. Поляризоване світло дисплея мобільного телефону. Світло, відбите від скла, поляризоване. Подивіться на скло через поляроїд. Обертанням поляроіда домагаємося зникнення відблисків.

Поляризоване світло в природі Поляризоване відбите світло, відблиски, наприклад, що лежать на поверхні води, Розсіяне світло неба не що інше, як сонячне світло, що зазнало багаторазового відображення від молекул повітря, що переломилося в крапельках води або крижаних кристалах. Тож у певному напрямі від Сонця він поляризований. Багато комах, на відміну від людини, бачать поляризацію світла. Бджоли та мурахи користуються цією своєю здатністю для орієнтування в тих випадках, коли Сонце закрите хмарами. Поляризоване світло деяких астрономічних об'єктів. Найбільш відомий приклад – крабоподібна туманність у сузір'ї Тельця. Деякі види жуків, що мають металевий блиск, перетворюють світло, відбите від їх спинки, на поляризоване по колу. Так називають поляризоване світло, площина поляризації якого закручена у просторі гвинтоподібно, ліворуч чи праворуч.

Сонцезахисні поляризаційні та антивідблиску окуляри Безпечне водіння вночі, вдень, в сутінки, туман і взимку. Поляризовані лінзи знімають відблиски від лобового скла, від мокрої дороги, від снігу, захищають від фар зустрічних машин, знімають втомилося, покращують видимість у будь-яку погоду. Вони незамінні для полярників, яким постійно доводиться дивитися на сліпуче відображення сонячних променів від замерзлого снігового поля.

Отримання стереозображення, стереомонитор Для отримання ефекту об'єму (стереоефекту) необхідно показати кожному оку свою картинку, так, ніби різні очі дивляться на об'єкт з різних ракурсів; все інше наш мозок добудує та розрахує самостійно. У стереомоніторі парні та непарні рядки пікселів на екрані повинні мати різний напрямок поляризації світла. Лінзи окулярів – поляризатори, повернуті один щодо одного на 90 градусів – через одну лінзу очок видно лише парні рядки, а через іншу непарні. Кожне око побачить лише ту картинку, яка призначена для нього, тому зображення стає об'ємним.

Принцип дії РК-дисплеїв Робота РК-дисплеїв ґрунтується на явищі поляризації світлового потоку. Рідкі кристали – це органічні речовини, здатні під дією напруги повертатися в електричному полі. Рідкі кристали мають анізотропію властивостей. Зокрема, залежно від орієнтації, по-різному відбивають і пропускають світло, повертають його площину поляризації. Панель на тонкоплівкових транзисторах схожа на багатошаровий бутерброд. Шар рідких кристалів знаходиться між двома поляризаційними панелями. Напруга змушує кристали працювати подібно до затвора, блокуючи або пропускаючи світло. Інтенсивність світла через поляризатор залежить від напруги.

Висновки: Кристал турмаліну (поляроїд) перетворює природне світло на плоскополяризоване. Поляризація - одна з хвильових властивостей світла. Різні джерела світла можуть випускати як поляризоване, так і неполяризоване світло. За допомогою поляроїдів можна керувати інтенсивністю світла; Явище поляризації світла зустрічається у природі, широко використовується у сучасній техніці. Світло – це поперечна хвиля. cbbb15dd9463b3/gDM

Hardware/monitors/24761http:// hardware/monitors/

Хоча явище інтерференції навряд чи допускає якусь іншу інтерпретацію, крім як на основі хвильової теорії, загальне визнання цієї теорії зустрілося з двома труднощами, які, як ми бачили, Ньютон вважав вирішальними аргументами проти неї: по-перше, прямолінійне поширення світла загалом у разі і, по-друге, природу явища поляризації. Перша складність була подолана у межах самої хвильової теорії, коли досягла достатнього розвитку: було встановлено; що хвилі «огинають кути», але у областях порядку довжини хвилі. Оскільки останні у разі світла надзвичайно малі, то неозброєному оку видається, що тіні мають різкі межі, а промені обмежені прямими лініями. Лише дуже точні спостереження дозволяють помітити інтерференційні смуги дифрагуючого світла, паралельні межам тіні.

Честь створення теорії дифракції належить Френелю, пізніше - Кірхгофу (1882), а надалі - Зоммерфельду (1895). Вони математично проаналізували ці тонкі явища і визначили межі, в яких застосовується поняття променя світла.

Друга складність пов'язані з явищами, зумовленими поляризацією світла. Вище, говорячи про хвилі, ми завжди мали на увазі поздовжні хвилі, подібні до відомих звукових хвиль. Справді, звукова хвиля складається з періодичних ущільнень і розріджень, у яких окремі частинки повітря рухаються взад-вперед у напрямі поширення хвилі.

Поперечні хвилі, звичайно, теж були відомі: прикладом можуть бути хвилі на поверхні води або коливання розтягнутої струни, в яких частинки коливаються під прямим кутом до напрямку поширення хвилі. Але в цих випадках ми маємо справу не з хвилями всередині речовини, а з явищами на поверхні (хвилі на воді), або з рухами цілих конфігурацій (коливання струни). Ні спостереження, ні теорія поширення хвиль у пружних твердих тілах ще тоді не були відомі. Цим пояснюється дивний факт, що визнання оптичних хвиль як поперечних коливань зажадало настільки довгого часу. Справді примітно, що поштовхом до розвитку механіки твердих пружних тіл послужили досліди та концепції, пов'язані з динамікою невагомого та невловимого ефіру.

Вище (стор. 91) ми пояснили, у чому природа поляризації. Два промені, що виходять із двоякозаломлюючого кристала ісландського шпату, поводяться при проходженні через другий такий кристал не як промені звичайного світла; саме замість пари однаково інтенсивних променів вони дають два промені нерівної інтенсивності, один з яких за певних умов може навіть повністю зникати.

У звичайному, «природному» світлі різні напрями у площині хвилі, тобто у площині, перпендикулярній до напрямку променя, рівноправні, або еквівалентні (фіг. 62). У промені ж поляризованого світла, наприклад, у одному з променів, що виходять при подвійному заломленні в кристалі ісландського шпату, це вже не так. Малюс виявив (1808), що поляризація - це особливість, властива не тільки променям світла, що зазнало подвійне заломлення в кристалі; цю властивість можна отримати і при простому відображенні. Він дивився крізь пластинку з кристала ісландського шпату на сонце, що відбивалося у вікні. Повертаючи свій кристал, він зауважив, що інтенсивність двох зображень сонця змінюється. Цього не відбувається, якщо дивитися крізь такий кристал безпосередньо на сонці. Брюстер (1815 р.) показав, що світло, відбите від скляної пластинки під певним кутом, відбивається від другої такої пластинки різною мірою, якщо останню повертати навколо падаючого променя (фіг. 63). Площина, перпендикулярна поверхні дзеркала, в якій лежать падаючі та відбиті промені, називається площиною падіння.

Фіг. 62. У промені природного світла жоден напрямок, перпендикулярний площині поширення, не кращий за інший.

Говорячи, що відбитий промінь поляризований у площині падіння, мають на увазі не більше, ніж той факт, що такий промінь поводиться по-різному по відношенню до другого дзеркала залежно від того, в якому положенні відносно один одного знаходяться перша площина падіння і друга. Такі властивості корпускулярна теорія не може пояснити, оскільки частинки світла, що падають на скляну пластинку, повинні проникати в пластинку, або відбиватися.

Два промені, що виходять із кристала ісландського шпату, поляризовані в перпендикулярних один одному напрямках. Якщо направити їх під відповідним кутом на дзеркало, то один з них не відображатиметься зовсім, тоді як інший відображатиметься повністю.

Френель і Араго виконали вирішальний експеримент (1816), зробивши спробу отримати інтерференційну картину від двох таких променів, поляризованих перпендикулярно один одному. Їхня спроба виявилася безуспішною. Звідси Френель і Юнг (1817 р.) зробили остаточний висновок, що світлові коливання мають бути поперечними.

Фіг. 63. До досвіду з поляризації. Якщо повертати першу чи другу пластинку навколо падаючого променя як осі, інтенсивність відбитого променя змінюється.

Насправді цей висновок відразу робить зрозумілим незвичайне поведінка поляризованого світла. Коливання частинок ефіру здійснюються над напрямі поширення хвилі, а площині, перпендикулярної цьому напрямку, - у площині хвилі (фіг. 62). Але будь-який рух точки в площині можна розглядати як складається з двох рухів у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Розглядаючи кінематику точки (див. гл. II, § 3), ми бачили, що її рух визначається єдиним чином завданням її прямокутних координат, що змінюються залежно від часу. Далі очевидно, що двоякозаломлюючий кристал має здатність пропускати світлові коливання з двома різними швидкостями у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Звідси, згідно з принципом Гюйгенса, випливає, що коли такі коливання проникають у кристал, вони зазнають різних відхилень або заломлюються по-різному, тобто поділяються в просторі. Кожен промінь, що виходить з кристала, складається, таким чином, лише з коливань у певній площині, що проходить через напрямок променя, причому площини,

відповідні кожному з двох променів, що виходять, взаємно перпендикулярні (фіг. 64). Два таких коливання, очевидно, не можуть впливати один на одного – вони не можуть інтерферувати. Тепер, якщо поляризований промінь знову потрапляє у другий кристал, він пропускається без ослаблення лише тому випадку, коли напрям його коливань має правильну орієнтацію щодо кристала - таку, у якій це коливання може поширюватися без перешкод.

Фіг. 64. Два промені, отримані в результаті подвійного заломлення, поляризовані перпендикулярно один до одного.

Фіг. 65. Відображення променя, що падає поверхню під кутом Брюстера. При певному куті падіння відбитий промінь виявляється поляризованим. Він несе вагання, що відбуваються лише в одному напрямку.

У всіх інших положеннях промінь розщеплюється на два і інтенсивність двох результуючих променів змінюється в залежності від орієнтації другого кристала.

Аналогічні умови мають місце і за відображенні. Якщо відбиття відбувається під відповідним кутом, то з двох коливань, одне з яких паралельно, а інше перпендикулярно до площини падіння, відбитим виявляється лише одне; інше проникає в дзеркало, поглинаючись у разі металевого дзеркала або проходячи наскрізь у разі скляної пластинки (фіг. 65). Яке з двох коливань – перпендикулярне

або паралельне площині падіння - виявляється відбитим, звичайно, неможливо встановити. (На фіг. 65 передбачається, що здійснюється другий варіант.) Однак це питання про орієнтацію коливань щодо площини падіння або про напрям поляризації, як ми зараз побачимо, дало початок ряду глибоких досліджень, теорій та дискусій.