Номер 4, страница 339 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 72. Периодические волны. 13. Механические волны. Акустика. Молекулярная физика - номер 4, страница 339.

Условие.

4. В чём суть явления поляризации? Как определяется плоскость поляризации?

Решение.

В чём суть явления поляризации?

Свет является поперечной электромагнитной волной. Это означает, что колебания векторов напряженности электрического поля ($\vec{E}$) и индукции магнитного поля ($\vec{B}$) происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях, которые, в свою очередь, перпендикулярны направлению распространения волны.

В естественном, или неполяризованном, свете (например, солнечном) колебания вектора $\vec{E}$ происходят хаотично во всех возможных направлениях в плоскости, перпендикулярной лучу. Суть явления поляризации заключается в выделении из естественного света волн с определённым, упорядоченным направлением колебаний вектора $\vec{E}$. Свет, в котором колебания вектора $\vec{E}$ происходят только в одной плоскости, называется плоскополяризованным или линейно поляризованным. Поляризация — это фундаментальное свойство поперечных волн, которое отличает их от продольных (например, звуковых в воздухе), для которых это явление невозможно.

Как определяется плоскость поляризации?

Плоскостью поляризации по определению является плоскость, в которой колеблется вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$ и которая содержит вектор направления распространения волны.

На практике плоскость поляризации определяют с помощью специального устройства — анализатора, который по своей сути является поляризатором (например, кристалл турмалина или поляроидная плёнка). Если на пути плоскополяризованного света поместить анализатор и вращать его вокруг направления распространения луча, то интенсивность света, прошедшего через анализатор, будет изменяться. Это изменение описывается законом Малюса:

$I = I_0 \cos^2 \varphi$

где $I_0$ — интенсивность падающего на анализатор поляризованного света, $I$ — интенсивность света, прошедшего через анализатор, а $\varphi$ — угол между плоскостью поляризации падающего света и плоскостью пропускания анализатора.

Интенсивность прошедшего света будет максимальной ($I = I_0$), когда плоскость пропускания анализатора совпадает с плоскостью поляризации света ($\varphi = 0$). Интенсивность будет минимальной (в идеале нулевой), когда эти плоскости перпендикулярны ($\varphi = 90^\circ$). Таким образом, плоскость поляризации определяется по тому положению анализатора, при котором наблюдается максимальная яркость прошедшего света.

Ответ: Суть явления поляризации заключается в упорядочивании пространственной ориентации колебаний вектора напряженности электрического поля ($\vec{E}$) в поперечной световой волне. В результате поляризации из хаотичных колебаний выделяются колебания, происходящие в определённой плоскости. Плоскость поляризации — это плоскость, в которой колеблется вектор $\vec{E}$; она определяется экспериментально с помощью анализатора по его положению, соответствующему максимальной интенсивности проходящего света, что описывается законом Малюса.