Номер 1, страница 187, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Опишите и объясните явление поляризации света на кристаллах турмалина.

1. Явление поляризации света на кристаллах турмалина основано на свойстве дихроизма, присущем этим кристаллам. Свет представляет собой поперечную электромагнитную волну, в которой вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$ колеблется в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

В естественном (неполяризованном) свете колебания вектора $\vec{E}$ происходят во всевозможных направлениях в этой перпендикулярной плоскости. Кристалл турмалина является анизотропным, то есть его оптические свойства зависят от направления. У него есть выделенное направление, называемое оптической осью.

Суть явления дихроизма в турмалине заключается в следующем: кристалл практически полностью поглощает световые волны, у которых вектор $\vec{E}$ колеблется перпендикулярно его оптической оси, и свободно пропускает волны, у которых вектор $\vec{E}$ колеблется параллельно этой оси. Таким образом, если на кристалл турмалина падает естественный свет, то после прохождения через него останутся только те колебания, которые параллельны оптической оси кристалла. Свет, вышедший из кристалла, становится плоскополяризованным (или линейно поляризованным).

Этот эффект можно наглядно продемонстрировать с помощью двух кристаллов турмалина. Первый кристалл, на который падает естественный свет, называется поляризатором. Он создает плоскополяризованный свет. Второй кристалл, поставленный на пути этого поляризованного света, называется анализатором. Его роль — определить плоскость поляризации света.

Если оптические оси поляризатора и анализатора параллельны, то свет, прошедший через поляризатор, почти без потерь пройдет и через анализатор (наблюдается максимальная яркость). Если же оптическую ось анализатора повернуть на 90° относительно оси поляризатора (скрещенные поляроиды), то свет полностью поглотится анализатором, так как колебания вектора $\vec{E}$ теперь перпендикулярны его оптической оси. В этом случае наблюдается темнота. При промежуточных углах $\alpha$ между осями интенсивность прошедшего света $\text{I}$ изменяется по закону Малюса: $I = I_0 \cos^2 \alpha$, где $I_0$ — интенсивность света, прошедшего через поляризатор.

Ответ: Явление поляризации света на кристаллах турмалина заключается в том, что кристалл, обладая свойством дихроизма, избирательно поглощает световые волны. Он пропускает только те волны, у которых колебания вектора напряженности электрического поля происходят в одной определенной плоскости (параллельно оптической оси кристалла), и поглощает все остальные. В результате естественный свет, проходя через кристалл турмалина, превращается в плоскополяризованный.