Поляризаційні прилади, призначаються для виявлення, аналізу, здобуття і перетворення поляризованого оптичного випромінювання (світла), а також для різних досліджень і вимірів, заснованих на явищі поляризації світла . До 1-ої з двох категорій, на які розділяють П. п., відносяться прості пристрої для здобуття і перетворення поляризованого світла — лінійні і циркулярні поляризатори (П), фазові пластинки, компенсатори оптичні, деполяризатори і пр. 2-я категорія П. п. — складніші конструкції і установки для кількісних поляризаційно-оптичних досліджень. Як елементи в них входять П. п. 1-ої категорії, а також приймачі світла, монохроматори, допоміжні електронні пристрої і багато ін.
Прості поляризаційні пристрої. В П для здобуття повністю або частково поляризованого світла використовується одне з трьох фізичних явищ: 1) поляризація при віддзеркаленні світла або заломленні світла на кордоні розділу двох прозорих середовищ; 2) лінійні і діхроїзм — одна з форм плеохроїзма ; 3) подвійне променезаломлення . Світло, відбите від поверхні, що розділяє два середовища з різними заломлення показниками n, завжди частково поляризований. Якщо ж промінь світла падає на кордон розділу під кутом, тангенс якого дорівнює відношенню абсолютних n 2-го і 1-го середовищ (їх відносний n ) , те відбитий промінь поляризований повністю (див. Брюстера закон ) . Недоліки відбивних П — крихта коефіцієнта віддзеркалення і сильна залежність міри поляризації р від кута падіння і довжини світлової хвилі. Заломлений промінь також частково поляризований, причому його р монотонно зростає із збільшенням кута падіння. Пропускаючи світло послідовно через декілька прозорих плоскопаралельних пластин, можна досягти того, що р минулого світла буде значительна (див. Стопа в оптиці).
Середовища, що володіють оптичною анізотропією, по-різному поглинають промені різних поляризацій. Зокрема, в областях власних і домішкових смуг поглинання світла двулучепреломляющие середовища неоднаково поглинають звичайний і необкновенний промені (див. Крісталлооптіка ) ; це і є їх лінійний діхроїзм. Якщо товщина пластинки, вирізаної з анізотропного кристала (із смугами поглинання в потрібної області спектру) паралельно його оптичній осі, достатня, щоб один з променів поглинувся практично без остачі, то минуле через пластинку світло буде повністю поляризовано. Такі П називають дихроїчними. До дихроїчних П відносяться і поляроїди, поглинаюча речовина яких може бути як кристалічною, так і некристалічною. Важливі переваги поляроїдів — компактність, великі робочі апертури (максимальні кути розчину падаючого пучка, що сходиться або розходиться, при яких минуле світло ще поляризоване повністю) і практично повна відсутність обмежень в розмірі.
П, дія яких заснована на явищі подвійного променезаломлення, детально описані в ст. Поляризаційні призми . Їх апертури менше, ніж в поляроїдів, а габарити, вага і вартість більші; проте вони все ж незамінні в ультрафіолетової області спектру і при роботі з потужними потоками оптичного випромінювання.
Пластинки з оптично анізотропних матеріалів, що вносять зрушення фази між двома взаємно перпендикулярними компонентамі електричного вектора Е випромінювання (відповідними двом лінійним поляризаціям), що проходить через них, називають фазовими, або хвилевими, пластинками (ФП) і призначені для зміни стану поляризації випромінювання. Так, циркулярні або елліптічеськиміє П зазвичай є сукупністю лінійного П і ФП. Для здобуття світла, поляризованого по кругу (циркулярно), застосовують ФП що вносить зрушення фази в 90° (пластинка чверть довжини хвилі, див.(дивися) Компенсатор оптичний ) . Двулучепреломляющие ФП виготовляють як з матеріалів з природною оптичною анізотропією (наприклад, кристалів), так і з речовин, анізотропія яких індукується прикладеною ззовні дією — електричним полем, механічною напругою і пр. (див. Керр вічко, Фотопружна, Електрооптика ) . Застосовуються також відбивні ФП (наприклад, ромб Френеля, мал. 1 ); принцип їх дії заснований на зміні стану поляризації світла при його повному внутрішньому віддзеркаленні . Перевагою відбивних ФП перед двозаломлюючими є майже повна відсутність залежності фазового зрушення від довжини хвилі.
Всі П (лінійні, циркулярні, еліптичні) можуть використовуватися не лише як П у власному сенсі слова (для здобуття світла необхідної поляризації), але і для аналізу стану поляризації світла, тобто як аналізатори . Аналіз еліптично поляризованого світла виробляють за допомогою компенсаторів різниці ходу, простим з яких є згадана вище чвертьхвильова ФП. Часто виникаючу проблему деполяризації частково поляризованого випромінювання зазвичай вирішують не дійсною деполяризацією (це — виключно складне завдання), а зводять її до створення тонкої просторової, спектральної або тимчасової поляризаційної структури світлового пучка.
Прилади для поляризаційно-оптичних досліджень відрізняє надзвичайна різноманітність сфер вживання, конструктивного оформлення і принципів дії. Їх використовують для фотометричних і пірометрічеських вимірів, крісталлооптічеських досліджень, вивчення механічної напруги в конструкціях (див. Поляризаційно-оптичний метод дослідження напруги), у мікроскопії, в поляриметрії і цукрометрії, в швидкісній фото- і кінозйомці, геодезичних пристроях, в системах оптичній локації і оптичному зв'язку, в схемах управління лазерів, для фізичних досліджень електронної структури атомів, молекул і твердих тіл і ін. Опису багато з цих приладів присвячені окремі статті. Тому нижче слідує лише короткий огляд деяких основних класів подібних приладів.
Елементом більшості П. п. є схема, що складається з послідовно розташованих на одній осі лінійного П і аналізатора. Якщо їх плоскість поляризації взаємно перпендикулярна, схема не пропускає світла (установка на гасіння). Зміна кута між цією плоскістю приводить до зміни інтенсивності світла, що проходить через систему, по Малюса закону (пропорційно квадрату косинуса кута). Особлива зручність цієї схеми для порівняння і виміру інтенсивностей світлових потоків зумовило її переважне вживання у фотометричних П. п. — фотометрах і спектрофотометрах (як з візуальною, так і з фотоелектричною реєстрацією). П. п. є основні елементи устаткування для крісталлооптічеських і інших досліджень середовищ, що володіють оптичною анізотропією, — природною або наведеною. При таких дослідженнях широко застосовуються поляризаційні мікроскопи (див. Мікроскоп ) , що дозволяють на основі візуальних спостережень робити виводи про характер і величину оптичної анізотропії речовини. Для прецизійного аналізу оптичної анізотропії і її залежності від довжини хвилі випромінювання застосовуються автоматичні прилади з фотоелектричною реєстрацією. Практично завжди при кількісному аналізі анізотропії потрібно зіставити оптичні властивості середовища для двох ортогональних поляризацій — лінійних, якщо вимірюється лінійний діхроїзм або лінійне двулучепреломленіє, і кругах при вимірі циркулярного (круга) діхроїзма або обертання плоскості поляризації . Це зіставлення в електронній схемі приладу виробляється на досить високій частоті зручною для посилення сигналу і придушення шумів. Тому П. п. такого призначення часто включають поляризаційний модулятор (див. Модуляція світла ) .
П. п. служать для виявлення і кількісного визначення міри поляризації частково поляризованого світла. Простими з таких П. п. є поляріськопи — двулучепреломляющие пластинки, в яких використовується інтерференція світла в поляризованих променях (хроматична поляризація, див.(дивися) Поляризація світла ) , що сходяться . Типовий поляріськоп — пластинка Савара — показаний на мал. 2 . Найточніші з поляріськопов дозволяють виявити домішку поляризованого світла до природного, складову долі відсотка.
Надзвичайно істотну роль в хімічних і біофізичних дослідженнях грає обширний клас П. п., службовець для виміру обертання плоскості поляризації в середовищах з природною або наведеною магнітним полем оптичною активністю — поляриметри — і дисперсії цього обертання — спектрополяріметри. Відносно простими, але практично дуже важливими П. і. є цукрометри — прилади для виміру вмісту цукрів і деяких ін. оптично-активних речовин в розчинах.
Літ.: Шишловський А. А., Прикладна фізична оптика, М., 1961; Меланхолін Н. М., Грум-Гржімайло С. Ст, Методи дослідження оптичних властивостей кристалів, М., 1954; Васильев Би. І., Оптика поляризаційних приладів, М., 1969.
