определения квантово-механических свойств электронного газа вбли-
зи поверхности металла [4]. Однако для решения задач диагностики
железнодорожных рельсов этот метод не нашел широкого применения.
Под воздействием значительных нагрузок, возникающих при про-
хождении железнодорожных составов, на поверхности головки рель-
сов образуются различные дефекты, а приповерхностный слой вслед-
ствие ударных нагрузок обода колеса может деформироваться. В свя-
зи с этим лучи, отраженные от элементарных площадок, будут иметь
различные поляризационные характеристики [9]. Предполагается, что
использование такого метода позволит выявлять локальные дефекты
рельсов (сколы, трещины и др.), так как характеристики их поверх-
ности будут отличаться от характеристик поверхности рельсов, не со-
держащих дефектов. Возможно определение такого дефекта, как вол-
нистость рельс. Это обусловлено тем, что на участках с волнистостью
в каждой точке изменяется угол падения (соответственно и угол от-
ражения) света и это будет влиять на поляризацию и проявляться на
получаемых изображениях.
Приведем некоторые пояснения, которые далее будут использо-
ваны при объяснении эффектов, возникающих при отражении света
от головки рельса. Как следует из решений уравнений Максвелла, в
электромагнитной волне, распространяющейся в свободном простран-
стве, вектор напряженности электрического поля
E
перпендикулярен
вектору напряженности магнитного поля
H
, оба вектора перпендику-
лярны направлению распространения электромагнитной волны [10].
Отметим, что при описании распространения электромагнитных волн
обычно рассматривают поведение вектора
E
, подразумевая, что вектор
H
магнитного поля связан с ним определенным образом. При этом,
если колебания вектора
E
фиксированы строго в одном направлении,
то свет называется линейно поляризованным. Если конец вектора
E
двигается по окружности, то такая поляризация называется круговой.
Возможна эллиптическая поляризация электромагнитной волны, когда
конец вектора
E
описывает эллипс.
В естественном свете изменение вектора электромагнитного по-
ля происходит хаотично, так как он представляет собой совокупность
многих некогерентных между собой компонент. В этом случае все на-
правления вектора
E
равновероятны. Такой свет называется неполяри-
зованным. Если некоторое направление вектора электрического поля
предпочтительно, то волна называется частично поляризованной.
Для описания поляризованного света существуют различные ме-
тоды (сфера Пуанкаре, вектор Стокса, вектор Джонса, квантово-
механическое представление) [11]. В данной работе был выбран
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2013. № 4
59
