Поляризованный свет

Опыты с поляризованным светом

В домашних условиях можно поставить много занимательных опытов с
поляризованным светом. Для этого нам понадобятся поляроиды (минимум два)
– тонкая полимерная пленка, пропускающая свет поляризованный только в
одной плоскости. Достать такую пленку несложно. Для этого нужно с
жидкокристаллического экрана ненужного устройства (калькулятор, тетрис и
т.д.) аккуратно отклеить пленку, покрывающую его с лицевой стороны и с
обратной. Пленка с обратной стороны дополнительно заклеена
светоотражающим слоем. Аккуратно отклеив пленку нужно стереть с нее
клей, это можно сделать при помощи этилового спирта. (Бензин клей не
растворяет, а ацетон повреждает пленку) После этого мы получим две
пленки-поляроида:

Более доступный вариант – в качестве источника света используется
обыкновенный ЖК монитор (залить всё поле экрана белым цветом)
а в качестве анализатора – поляризационные солнцезащитные очки polaroid.
Также в магазинах фототоваров продаются поляризационные светофильтры
для фотоаппаратов.

Опыт первый – явление поляризации.

Подробно излагать суть поляризации здесь не будем, а просто приведем ссылки на материал, где данный вопрос подробно рассмотрен:
http://www.astron.kharkov.ua/dslpp/jup/reference/polarimetry.htm
Возьмем два поляроида и наложим друг на друга. Свет через них проходит
свободно. Оба поляроида пропускают волну с одинаковым вектором
поляризации. Например вертикальным.

А теперь повернем один из поляроидов на 90 градусов. В процессе
поворота количество проходящего света будет уменьшатся, а к концу
поворота свет не будет проходить вообще (или будет проходить
незначительная часть).

Это происходит потому, что первый поляроид (неподвижный)
пропускает свет с вертикальной поляризацией, а тот, который мы повернули
пропускает свет только с горизонтальной поляризацией, в результате тот
свет, который смог пройти первый поляроид отсекается вторым. Изменение
величины пропускаемого света при повороте наглядно видно на анимации:

  Опыт второй – поляризация при отражении.

Свет, отражаясь от диэлектрических поверхностей частично поляризуется
в плоскости отражения. Угол, характеризующий полную поляризацию
называют углом Брюстера.
tg a = n2 / n1
где а – угол падения, рассчитанный от нормали, а n2 и n1 показатели преломления сред.
Для обычного стекла в воздухе угол Брюстера примерно равен 56 градусам.

Посмотрим на какую либо бликующую поверхность через поляризатор.
Вращая поляризатор, мы увидим, что блики на некоторых предметах при
определенном повороте будут исчезать. Это связано с тем, что свет,
отразясь от поверхности оказывается поляризованным в плоскости отражения
(например горизонтальной), а поляризатор пропускает только вертикально
поляризованный свет, в итоге отраженный от поверхности свет не проходит.

На анимации видно что при определенном угле поворота свет от
лампы, отраженный поверхностью стекла, полностью отсекается поляроидом,
так как при отражении он поляризовался в определенной плоскости:

 Опыт третий – поворот угла поляризации.

Есть такие материалы, которые поворачивают плоскость поляризации
проходящего через них света. В быту это обычный канцелярский скотч.
Попробуйте склеить ленту скотча саму на себя липким слоем, зажать между
двумя поляроидами и посмотреть в проходящем свете.

Скотч в видимом и поляризованном свете:

Опыт четвертый – дефектоскопия.

Поляризованный свет используют для дефектоскопии. Если в прозрачном
материале появляются напряжения (вызванные внутренними напряжениями или
внешней нагрузкой), то материал начинает неоднородно поворачивать угол
поляризации, что видно в поляризованном свете. Данный эффект в полимерах
проявляется сильнее, чем в стекле.

Возьмем например прозрачную коробочку от CD. Вот так она выглядит в обычном свете:

Расположим ее между двумя поляризаторами и посмотрим в проходящем свете.

Это явление называется пьезооптический эффект (фотоупругость) (подробнее: http://www.effects.ru/science/167/index.htm)

Еще фотографии (на фоне ЖК монитора + поляризационная пленка перед объективом). Очки в обычном и поляризованном свете:

Пластиковая крышка в обычном и поляризованном свете:

http://licrym.org/