§4 Поляризационные призмы и поляроиды

Поляризационными приборами называются приборы, с помощью которых из естественного света можно, получить плоско поляризованный свет. В основе работі поляризационных приборов лежит явление двойного лучепреломления.

Поляризационные прибора делятся на призмы и поляроиды. Призмы делятся на поляризационные призмы (дающие один плоско поляризованный луч) и двоякопреломляющие призмы (два поляризованных луча во взаимно перпендикулярных плоскостях).

Поляризационные призмы используют принцип полного внутреннего отражения обычного луча. Полное внутренне отражение наблюдается при падении света на границу раздела оптически более плотной среды с оптически менее плотной средой. При углах падения больших критиче­ского iкр свет полностью отражается, не преломляясь. Интенсивность отраженного света в этом случае равна интенсивности падающего света.

Призма Николя  (шотл. ученый 1768—1851) представляет собой двойную призму из исландского шпата, склеенную вдоль линии АВ канадским бальзамом, с n =1,55. Оптическая ось 00' призмы составляет с входной гранью угол 48°. На передней гране призмы естественный луч, параллельный ребру СВ раздваивается на два луча: обыкновенный (no = 1,86) и необыкновенный (ne = 1,51). При соответствующем подборе угла падения, равного или большего предельного (критического) обыкновенный луч  испытывает полное внутреннее отражение (так как для него канадский бальзам - менее плотная среда), а затем погло­щается зачерненной поверхностью СВ. Необыкновенный луч выходит из кристалла параллельно падающему лучу, незначительно смещаясь отно­сительно падающего (из-за преломления на гранях АС и ВД).

Двоякопреломляющие призмы используют различие в показателях преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, чтобы развести их возможно дальше друг от друга. Их изготавливают их исландского шпата и стекла, из двух призм исландского шпата с перпендикулярными оптическими осями.

Двоякопреломляющие кристаллы обладают дихроизмом (ди - два, хром - цвет) - показатель поглощения света зависит от ориентации вектора , от направления  распространения света в кри­сталле и длины волны. Явление дихроизма проявляется в различной окраске кристаллов по разным направлениям. Примером дихроичного кристалла является турмалин - одноосный кристалл, в котором обыкновенный луч поглощается во много раз сильнее необыкновенного.

Еще более ярко выраженным дихроизмам обладают кристаллы герапатита (сернокислого йод-хинина). Пленка герапатита толщиной ~ 0,1 мм полностью поглощает обыкновенные лучи видимой области спектра. Дихроичные кристаллы используются для изготовления поляроидов - тонкие кристаллические плёнки, позволяющие получать плоско поляризованный свет.

§5 Анализ поляризованного света

Плоско поляризованный свет внутри кристаллической пластинки разделяется на обыкновенный и необыкновенный. При выходе из пластинки эти лучи будут складываться и давать эллиптически поляризованный свет:

Между обыкновенным и необыкновенным лучами в пластинке возникнет

разность хода

или разность фаз

Пластинка с

называется пластинкой в четверть волны (пластинкой ) (“+” для положительных кристаллов, “-” для отрицательных). Если , то уравнение на выходе

Если свет падает на  пластинку  под углом  α = 45°, то Е0 = Ее и на выходе будет циркулярно поляризованный свет. Пластинка, у которой

 называется полуволновой пластинкой.

§6  Искусственная оптическая анизотропия

Ряд кристаллов, являющихся изотропными, в результате внешнего воздействия становятся оптически анизотропными. Искусственную анизотропию можно вызвать:

1.  механическим воздействием (сжатием или растяжением) кристаллов кубической симметрии, стекол к других аморфных тел. Во всех случаях внешнего воздействий вещество приобретает свойства одноосного кристалла (то есть становится двулучепреломляющим), оптическая ось которого совпадает с направлением деформаций, электрического и магнитного поля.

где σ -  упругая деформация.

k1 - постоянная, характеризующая вещество.

При F=0 свет на экран не проходит. При F≠0 на экране наблюдается интерференционная картина.

  1. электрическим полем (эффект Керра - возникновение искусственной оптической анизотропии под действием электрического поля в жидкостях, газах, аморфных телах);

где Е - напряженность электрического поля,

k2 - постоянная, характеризующая вещество.

3. магнитным полем (эффект Коттона-Мутона) возникновение искусственной оптической анизотропии под действием магнитного поля в жидкостях, стеклах, коллоидах„ Мерой возникающей оптической анизотропии служит разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в направлении, перпендикулярном оптической оси.

где Н - напряженность магнитного поля,

k3 - постоянная, характеризующая вещество.

К списку лекций

Главная