Поляризационная оптика не так молода, как волоконная или интегральная. И за свой почти 300-летний возраст ей не пришлось пережить такого взрыва научных и технических открытий, как скажем, лазерной технике. Но в наш век и она была вовлечена в водоворот научно-технического прогресса.

Все началось с кусочка кристалла исландского шпата. В 1670 г. Бартолинус обратил внимание, что луч света, проходя сквозь кристалл, раздваивается. Но не только это заинтересовало его. Вызывало удивление поведение самих лучей в кристалле. Один луч проходил сквозь него, как через обыкновенное стекло, преломляясь во всех направлениях одинаково. Отсюда и название — обыкновенный луч. Другой испытывал все превратности прохождения через анизотропную среду: кристалл неодинаково преломлял луч в разных направлениях, и даже при нормальном падении на поверхность луч изменял свою траекторию. За эти свойства луч был назван необыкновенным.

Какой бывает поляризация?

Природа лучей долгое время оставалась загадкой. Раскрыть ее удалось в XIX в. ученому Джемсу Кларку Максвеллу. Он пришел к выводу, что свет — это не что иное, как электромагнитное поле. И как всякое электромагнитное поле, свет описывается двумя векторами — электрической и магнитной напряженностей. Каждый из векторов не может существовать независимо от другого, они всегда взаимно перпендикулярны. Но для описания световой волны обычно ограничиваются электрическим вектором, хотя можно, конечно, рассматривать и магнитный вектор. Вектор непрерывно колеблется в плоскости, перпендикулярной лучу света. Причем траектория колебаний может быть самой разнообразной: линейной, круговой, эллиптической. Такой свет называют поляризованным, а электрический вектор Е — вектором поляризации.

Принято считать, что электрический вектор солнечного света не имеет строгой направленности: он колеблется хаотически, но при этом всегда остается перпендикулярным лучу. В отличие от поляризованного, солнечный свет называют естественным. В действительности же он частично поляризован. Причина этого явления — рассеяние света молекулами воздуха. Как правило, это линейная поляризация. Однако иногда удается обнаружить и небольшую эллиптическую поляризацию, причем степень поляризации в разных точках небосвода сильно различается. Облака, водяные пары и снег заметно ослабляют поляризацию солнечного света. Это обстоятельство используют для прогнозирования погоды.

Если в ясную погоду поляризация света уменьшается, следует ожидать перемену погоды: в небе появилась слабая, еще незаметная глазу, облачность. Частично поляризован и свет многих небесных светил, обнаружена поляризация и у лунного света. Действительно, Луна светит отраженным светом Солнца. Причем ее материки и моря отражают свет с различной степенью поляризации. Сопоставляя характер поляризации света, отраженного от Луны и от различных земных пород, ученые пришли к интересному заключению: поверхность Лунных морей покрыта породами, похожими на лаву, а материков — глинистыми песками.