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, и наблюдатель видит удвоенное изображение. Неожиданно Малюс заметил, что при определенном положении кристалла 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. 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.
Рассеянный свет неба – это не что иное, как свет Солнца, который множество раз отразился от молекул газов, составляющих воздух, преломился в капельках воды и кристалликах льда. Отражения и преломления приводят к поляризации света. Наиболее ярко этот эффект проявляется, когда небо ясное и Солнце стоит невысоко. Рассматривая такое небо через поляроидный фильтр, вы сможете заметить, что яркость неба в зените изменяется при повороте фильтра вокруг своей оси, а небо у горизонта в направлениях около 90° от Солнца более темное, чем в направлении от Солнца (осторожно, не смотрите долго прямо на Солнце!).