Нас окружает потрясающе разнообразный разноцветный мир. И мало кто догадывается о том, что даже обычные прозрачные пластиковые изделия и некоторые стекла переливаются всеми цветами радуги. Но увы, эта игра красок невооруженному глазу не видна: она возникает только в так называемом поляризованном свете. Что такое поляризованный свет?
В древних восточных учениях практиковалась концентрация взгляда на отражениях в водоеме со стоячей водой. Медитация у воды с фиксацией взгляда на отраженном светиле – одно из самых известных упражнений. Вспомните многочисленные фотографии, на которых восточные красавицы со сложенными ладонями сидят на берегу озера. Подобные медитации обычно сопровождаются фиксацией взгляда на отраженном в водоеме светиле. Люди практикуют эти медитации прежде всего ради улучшения самочувствия и восстановления жизненных сил. Но мало кто задумывается над тем, почему в этом случае самочувствие улучшается. Сегодня ученые уже не сомневаются: во многом положительный терапевтический эффект от этих процедур достигается благодаря тому, что медитирующие наблюдают поляризованный свет, лечебные свойства которого в настоящее время изучены и широко применяются.
В 1808 году французский физик и инженер Этьен Малюс смотрел сквозь кристалл исландского шпата на блестевшие в лучах заходящего солнца окна Люксембургского дворца в Париже. Проходя через такой кристалл, луч света распадается на два отдельных луча, и наблюдатель видит удвоенное изображение. Неожиданно для себя Малюс заметил, что при определенном положении кристалла было видно лишь одно изображение дворца. Это наблюдение позволило ему предположить, что колебания световых волн в солнечном свете ориентированы беспорядочно, но после отражения от какой-либо поверхности или прохождения сквозь анизотропный кристалл свет приобретает определенную ориентацию. Такой упорядоченный свет был назван поляризованным.
В дальнейшем было установлено, что свет, отраженный от поверхности воды или стекла, поляризуется так же, как при прохождении сквозь исландский шпат – возникает линейная, или плоская поляризация. Поляризация наблюдается и при преломлении света, например, если свет под определенным углом пропустить через стопку стеклянных пластин. При этом степень поляризации будет возрастать пропорционально числу стеклянных поверхностей. Достаточно семи-восьми пластинок, чтобы получить практически полностью поляризованный свет.
Существует закон Брюстера, который гласит: луч, падающий под определенным углом к отражающей поверхности, при отражении полностью поляризуется. Это означает, что свет, отраженный от разных поверхностей, в каждом конкретном случае лучше всего поляризуется при определенном угле падения. Например, для стекла угол поляризации 57°. Для воды – 53°. Обратите внимание, что угол падения луча отсчитывается не от отражающей поверхности, а от нормали к ней – например, полностью поляризуется луч, падающий на поверхность воды под углом 53° к вертикали, а не 53° к горизонту.
Эффект поляризации наблюдается только при отражении от диэлектрика, изолятора. Отражение от металла, в том числе и от того металла, которым покрыты зеркала, происходит по другим законам, и в этом случае свет практически не поляризуется.
Итак, отраженный свет может обладать дополнительными физическими свойствами, например он может поляризоваться – в этом случае происходит упорядочивание колебаний световых волн.
Что же из себя представляет упорядоченный свет? Естественный свет хаотичен и не упорядочен никоим образом. Колебания световых волн хаотичны. В естественном неотраженном свете смешаны все длины волн – все цвета радуги. А вот лазер, например, свет которого поляризован, в отличие от природных источников света генерирует сразу очень чистый свет: упорядоченные световые волны – одной длины – монохроматический свет, одной поляризации – электромагнитные колебания одного направления. Эти колебания когерентные – словно по взмаху дирижерской палочки, они согласованы по времени. Такие свойства, присущие лазеру, стали использовать в терапии различных заболеваний, в том числе офтальмологических.