Поляризатор является своеобразным селектором. Из всего многообразия колебаний электрического вектора он выделяет одно, преобразуя естественный свет в поляризованный. Первые поляризаторы были изготовлены из двулучепреломляющего кристалла.

Призменные поляризаторы

В 1828 г. Николь изготовил первую поляризационную призму. Вскоре появилось целое семейство призм Николя, которые отличаются ориентацией оптической оси кристалла. Обычно они ромбической формы, и ось кристалла не совпадает с их входной поверхностью. Состоят призмы из двух половин, склеенных по диагонали. Естественный свет первой половиной призмы делится на обыкновенный и необыкновенный лучи. На границе двух половин обыкновенный луч отражается, а необыкновенный проходит сквозь поляризатор. Призма Николя — это первый качественный поляризатор. В продолжение столетия слова «николь» и «поляризатор» были синонимами.

В призме Николя было одно неудобство — луч, проходя сквозь нее, смещался. Появившаяся вскоре призма Глана устранила этот недостаток и постепенно вытеснила призмы Николя из практики. Сейчас известны несколько вариантов призмы Глана. Все они прямоугольной формы, ось кристалла в них ориентирована вдоль входной поверхности. Поляризующая способность призм Глана очень высока, в отдельных случаях она достигает значения 0,99999.

Как уже отмечалось, призмы Николя и Глана пропускают только один поляризованный луч, их называют однолучевыми поляризаторами. Чтобы получить два луча одновременно — обыкновенный и необыкновенный — используют двухлучевые поляризаторы, например, призмы Рошона, Сенармона и Волластона . На первый взгляд, одно- и двухлучевые поляризаторы мало чем отличаются. Все они состоят из двух или трех кристаллических элементов. Но посмотрим, как ориентированы оптические оси кристаллов. В однолучевом поляризаторе оси всех элементов ориентированы одинаково, в двухлучевом — перпендикулярно. Это и обусловливает различие в работе поляризаторов.

Проследим поведение света в призме Рошона. Неполяризованный свет разлагается первым элементом на обыкновенный о и необыкновенный е лучи, которые распространяются в одном направлении и с одинаковой скоростью. Перейдя во второй элемент, обыкновенный луч сохраняет скорость и направление, что нельзя сказать о необыкновенном луче. В результате из поляризатора лучи выходят под некоторым углом друг к другу (10...15°), который зависит от длины волны излучения и от конструкции призмы: от угла среза ее элементов а, от материала, из которого они изготовлены.


В отличие от призмы Рошона призма Волластона одинаково отклоняет как обыкновенный, так и необыкновенный лучи, поэтому угол между ними в два раза больше, чем у призм Рошона и Сенармона. Это очень удобно при конструировании приборов.

Изготовляют призменные поляризаторы обычно из исландского шпата СаСО3. Этот кристалл хорошо обрабатывается, химически стойкий. Но самое главное его достоинство — большое двулучепреломление. Однако запасы исландского шпата в мире невелики, поэтому поляризаторы из них дорогие. Это заставило ученых искать более дешевые материалы. Появились поляризаторы из искусственных кристаллов дигидрофосфата аммония (его обозначают обычно АДР), азотнокислого натрия NaN03, кварца. Но ни один из них не может конкурировать с исландским шпатом. Кристаллы АДР и NaNОз растворяются в воде, поэтому во влажных помещениях качество поверхностей призм ухудшается, и их периодически переполировывают. А двулучепреломляющие свойства кварца оказываются недостаточными для создания удобных в работе поляризаторов. Но как ни хорош исландский шпат, и он не лишен недостатков. Под лучами мощного лазерного излучения в нем появляются заметные следы разрушения. Более лучепрочными оказались искусственные кристаллы ортованата иттрия YVO4 и хлорида ртути.


Не только механическая и химическая прочность кристаллов интересует разработчиков поляризаторов. Важно также, в какой области спектра кристалл пропускает свет. С этой точки зрения исландский шпат достаточно универсален, он прозрачен в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра. У ортованата иттрия граница прозрачности несколько сдвинута в сторону инфракрасного диапазона. УФ лучи хорошо пропускают кристаллы флуорида магния


Не менее важно правильно выбрать и материал склейки элементов поляризатора. Показатель преломления его должен быть одинаково близок как для обыкновенного, так и для необыкновенного лучей. Он должен быть химически стойким, не поглощать свет.

В видимой и ближней ИК областях не плохо себя зарекомендовали бальзам пихтовый и бальзамин. Иногда применяю льняное и маковое масло. УФ лучи хорош пропускают глицерин и гедамин (раствор мочевиноформальдегидных смол в бути ловом спирте). Их коротковолновая граница поглощения лежит на уровне 0,140 мкм. Для более коротковолнового  диапазона пока еще не получили удовлетворительных клеев. Элементы поляризатора для этой области обычно не склеивают, а оставляют между ними тонкую воздушную прослойку. Последнее время появилась новая технология соединения элементов поляризатора — методом оптического контакта. Суть метода проста хорошо обработанные поверхности притираются. Такое соединение по прочность не уступает склеенному. Разъединить элементы так же сложно, как и разнять два мощных разнополюсных магнита.