Двойное лучепреломление. Поляризаторы

Существуют оптически анизотропные кристаллы (например, кварц, гипс, исландский шпат, турмалин и т.д.), в которых наблюдается явление двойного лучепреломления. Оно заключается в том, что при падении на кристалл луча света он разделяется на два преломленных луча. Это явления обусловлено зависимостью показателя преломления от выбора направления в таких кристаллах.

Оптическая ось кристалла - это такое направление в кристалле, в котором отсутствует явление двойного лучепреломления. Это означает, что хотя два луча и существуют, но они никак себя не проявляют – распространяются пространственно не разделяясь с одной и той же скоростью. В природе существуют одноосные и двуосные оптически анизотропные кристаллы. В одноосных кристаллах (исландский шпат, турмалин, кварц и т.д.) один из преломленных лучей подчиняется законам преломления света и называется обыкновенным лучом (о), для другого, необыкновенного луча (е), законы преломления света не выполняются. В двуосных кристаллах (например, гипс) оба луча являются необыкновенными, т.е. для них не выполняются законы преломления.

Рассмотрим одноосные кристаллы (рис. 4.3.1). Если на одноосный кристалл падает естественный свет, то тогда на выходе из него обыкновенный и необыкновенный лучи будут линейно поляризованными с взаимно перпендикулярными направлениями колебаний вектора .

Главная плоскость кристалла (или главного сечения кристалла) – это плоскость, в которой находятся оптическая ось кристалла и падающий луч. На рис. 4.3.1 она совпадает с плоскостью рисунка. Из него видно, что колебания вектора для необыкновенного луча происходят в главной плоскости кристалла, а для обыкновенного луча – перпендикулярно к ней. В одноосных кристаллах, кроме направления оптической оси, существует еще одно направление, в котором не происходит пространственного разделения преломленных лучей – это направление, перпендикулярное к оптической оси. Для него скорости распространения преломленных лучей будут разными, что связано с различием их показателей преломления . При этом наблюдается наибольшее различие в значениях скоростей обыкновенного и необыкновенного лучей. Для других направлений, кроме этих двух, преломленные лучи пространственно разделяются и распространяются с разными скоростями.

Явление двойного лучепреломления позволяет непосредственно получить линейно поляризованный свет за счет удаления на выходе из кристалла одного из лучей. Примером такого способа получения линейно-поляризованного света является использование призмы Николя. Призма Николя. Призма Николя состоит из двух призмы, изготовленные из исландского шпата, склеены тонким слоем канадского бальзама (рис. 4.3.1).

Передняя и задняя грани АВ и CD призм наклонены к ребрам АС и ВD под углом 68° и образуют с оптической осью ОО′ кристалла угол 48°. Диагональная плоскость BС наклонена к АС и ВD под углом 22°. По этой плоскости призмы склеивают канадским бальзамом, который прозрачен для видимого света и оптически изотропен. Абсолютный показатель преломления канадского бальзама n _Б =1,550. На переднюю грань призмы АВ падает луч S естественного света, параллельный ребру ВD. В призме он раздваивается на два луча – обыкновенный (n _о = 1,658) и необыкновенный (n_е = 1,486). Так как n_е < n _Б < n_о, тo слой канадского бальзама оптически менее плотен, чем исландский шпат, для обыкновенного луча и оптически более плотен для необыкновенного луча. Обыкновенный луч падает на поверхность канадского бальзама под углом, большим предельного угла полного внутреннего отражения, и, претерпев полное внутреннее отражение, выходит из призмы и поглощается ее оправой. Необыкновенный луч свободно проходит через слой канадского бальзама и после преломления на задней грани CD выходит из призмы параллельно падающему лучу S. Таким образом, призма Николя преобразует падающий на нее свет в линейно-поляризованный, плоскость колебаний которого совпадает с главной плоскостью призмы, проходящей через луч и оптическую ось MN. При повороте призмы вокруг луча S на некоторый угол на такой же угол поворачивается и плоскость колебаний света, проходящего сквозь призму.

Вследствие преломления на наклонных гранях АВ и CD луч света, выходящий из николя, несколько смещен по отношению к падающему лучу. Это явление удается устранить в поляризационной призме из исландского шпата, грани которой перпендикулярны ребрам (рис. 4.3.2).

Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 1844; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!