4.1. Линейная поляризация излучения

4.1. Линейная поляризация излучения
В классическом понимании под поляризацией излучения понимают пространственную
ориентацию вектора электрического поля электромагнитной волны, которая обычно задается
при помощи единичного вектора поляризации ep (4.1). В соответствии с сокращенными уравнениями Максвелла для плоских монохроматических волн вектора электрического и магнитного
полей в вакууме должны быть ортогональны волновому вектору k, задающему направление
распространения волны (4.2). Об этом свойстве плоских монохроматических волн говорят как
об их поперечности.
В соответствии со свойством поперечности вектор поляризации плоской монохроматической волны в вакууме должен лежать в плоскости, перпендикулярной направлению распространения света. В простейшем случае поляризация света может быть описана при помощи единичного вещественного вектора, не изменяющего своего направления в пространстве. В такой ситуации говорят о линейно поляризованном излучении.
(4.1)
E(r, t )  E e exp i kz   t  E e e i
0
k , E  0
k , B   0

p

0
p
 e p k
(4.2)
 Bk
Как и любой другой вектор, орт поляризации может быть представлен в виде векторной
суммы векторов с различными ориентациями. Это означает, что плоская монохроматическая
волна (4.1) может рассматриваться как суперпозиция (например, двух) нескольких распространяющихся в том же направлении волн с другими линейными (в простейшем случае взаимно
ортогональными) поляризациями (4.3). Однако, наличие принципа суперпозиции для полей E и
B автоматически не означает того, что переносимая суммарной волной энергия кажется равной
сумме энергий волн, на которые было произведено разложение исходной. Непосредственный
расчет показывает, что при сложении двух сонаправленных одинаковой частоты волн полная
мощность, переносимая этими волнами не совпадает с мощностью, переносимойм сумарной
волной (4.4). Однако, в случае двух взаимно ортогональных поляризаций свойство аддитивности энергий всегда выполняется.
Таким образом, любую линейно поляризованную волну можно рассматривать как
сумму двух, поляризованных во взаимно ортогональных направлениях.
(4.3)
E(r, t )  E e e i  E e e i
x
x
y
E1 (r, t )  ae1e

E 2 (r, t )  be 2 e i (   )
y
i

(4.4)
S   S1  S 2  2 S1 S 2 e,1 e 2  cos   S1  S 2
Существуют устройства, позволяющие получать линейно поляризованное излучение, поляроиды. Простейшим поляроидом может быть образец, в котором электроны могут свободно
перемещаться только в одном направлении. При прохождении света через него возникают вынужденные колебания этих электронов. В результате генерируется вторичная волна, полностью
гасящая ту составляющую поляризации проходящего света, которая ориентирована вдоль
направления возможных колебаний электронов. На практике реализация такого устройства, эффективно работающего в оптическом диапазоне, трудноосуществима. В большинстве реальных
поляризационных устройств используются другие идеи.
Падающая на поляроид электромагнитная волна может быть разложена на две ортогональные поляризации, одна из которых будет пропущена устройством, а другая - погашена. В
результате за поляроидом возникает поляризованное излучение, интенсивность которого определятся углом между направлением поляризации падающего света и ориентацией поляроида
(4.5). Система из двух поляроидов, ориентированных во взаимно перпендикулярных направлениях не пропускает через себя свет никакой поляризации. Такие поляроиды называют скрещенными.
(4.5)
I 2  I1 cos 2 