ТОП 10:

Двойное лучепреломление в анизотропных кристаллах



При прохождении света через некоторые (анизотропные) кристаллы наблюдается образование из одного естественного луча двух лучей, линейно поляризованных во взаимноперпендикулярных плоскостях. Это означает, что показатели преломления и скорости распространения лучей у них различны, зависят от направления колебаний вектора в кристалле. Это явление наблюдается, например, в кристаллах кварца, исландского шпата (СаСО3), турмалина и др. Оно получило название двойного лучепреломления. Свидетельствует оно о связи оптических свойств кристаллов с электрическими, в частности, с анизотропией диэлектрической проницаемости среды ε. Явление двойного лучепреломления наблюдается в той или иной степени у всех кристаллов, кроме кубических. Меняя направление падающего луча, можно обнаружить, что в кристаллах существуют такие направления, вдоль которых раздвоение луча не происходит. Это направление является оптической осью кристалла (одноосные криталлы). Плоскость, проведенная через оптическую ось и данный луч, называется плоскостью главного сечения кристалла.

Один из лучей, получивший название обыкновенного луча, имеет одинаковую скорость распространения (а следовательно, и показатель преломления n) во всех направлениях в кристалле. На рисунке 4.17 он обозначен буквой О.

 
 

 


Рис.4.17

 

Обыкновенный луч поляризован в плоскости главного сечения. Другой луч называется необыкновенным (е на рис.4.17). Он поляризован перпендикулярно к плоскости главного сечения. Оба луча отличаются только ориентацией плоскостей поляризации, в остальных отношениях они одинаковы. Однако, в некоторых кристаллах, обладающих двойным лучепреломлением, наблюдается сильное поглощение обыкновенного или необыкновенного луча - явление дихроизма. В результате этого при падении на кристалл естественного луча из него выйдет лишь один линейно поляризованный луч. Такие кристаллы называют поляризаторами. У поляризаторов имеется плоскость, в которой колебания вектора пропускаются без изменений (плоскость пропускания поляризатора), и полностью задерживаются колебания , перпендикулярные ей.

Явлением дихроизма, например, обладают кристаллы герапатита. Мелкие кристаллы герапатита вводят в целлулоидные пленки и получают пленочные поляризаторы с большой площадью поверхности-поляроиды. Из прозрачных кристаллов исландского шпата изготовляют призмы Николя (их просто называют николями). Николь - это две призмы, вырезанные определенным образом и склеенные между собой. Ход лучей в николе показан на рисунке 4.17. Интенсивность света, прошедшего через николь

, (4.36)

где k-коэффициент поглощения;

I0-интенсивность естественного света, падающего на николь.

Приборы, предназначенные для определения степени поляризации света, называются анализаторами. Они не отличаются от поляризаторов.

Закон Малюса

Пусть на анализатор падает линейно поляризованный луч с произвольной ориентацией плоскости колебаний вектора (рис.4.18)

 

Рис.4.18

Плоскость пропускания анализатора . Любой вектор , составляющий угол α с плоскостью можно разложить на две составляющих: -параллельную плоскости поляризатора и -перпендикулярную ей. -пройдет через анализатор и определит интенсивность прошедшего света. .

Интенсивность света I пропорциональна Е2.Тогда интенсивностьпрошедшего через анализатор света будет:

, (4.37)

соотношение (4.37) носит название закона Е.Малюса (1810г.): если на анализатор падает линейно поляризованный свет, то интенсивность света I, прошедшего через анализатор, пропорциональна интенсивности I0 падающего света и квадрату косинуса угла α между плоскостью пропускания анализатора и плоскостью колебаний светового вектора Е0 в падающем луче.

Если же на поляризатор (или анализатор) падает естественный свет, то так как в естественном луче, равновероятны все направления колебаний вектора Е (рис.4.15,а) и углы α принимают любые значения от 00 до 900, тогда и . Поляризатор всегда пропускает половину интенсивности естественного света. Если учитывать поглощение поляризатора, то I определяется формулой (4.36).

Степень поляризации

 

Если на анализатор падает линейно поляризованный (рис.4.15,б) или частично поляризованный луч (рис.4.15,в), то при вращении поляризатора вокруг вектора интенсивность прошедшего света будет меняться от Imax до Imin по закону Малюса. Поэтому вводят понятие степени поляризации света:

, (4.38)

у поляризованного луча Imin=0 и Р=1;

у естественного луча Imax= Imin и; Р=0;

у частично поляризованного Imax > Imin и0<P<1.

Изотропные кристаллы не обладают способностью поляризовать свет. Однако, если в них создать напряженное состояние (подвергнуть, например, одноосному растяжению или сжатию), то они приобретают искусственную анизотропию и способность поляризовать свет. В аморфных телах, жидкостях и газах можно вызвать искусственную анизотропию, воздействуя на них электрическим полем - эффект Керра.

 







Последнее изменение этой страницы: 2017-02-09; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.229.119.29 (0.007 с.)