книги из ГПНТБ / Большанина М.А. Распространение света в анизотропных средах

В книге излагается теория двойного лу­ чепреломления на основе уравнений максвел­ ла и приложения этой теории к двуосным и одноосным кристаллам.

Изложение ведется в доступной форме. Рас-

сматривагтся разя іадые применения двойно­ го лучепреломления. ,

Книга может служить хорошим пособием для преподавателей вузов, инженеров, работаю­ щих в оптической промышленности, студен­ тов старших курсов.

Редактор И.Н. Анохина

1 Т А Л Ь Н 0 Г 0 » |3 .

О Г Л А В Л Е Н И Е

§14. Краткий обзор и сравнение свойств различных оптических поверхностей . . . . . . . . . . . 68

§27. Применение поляризованных лучей . . . . . . . . І4Г

§28. Искусственная анизотропия . Фотоупругость. . . 146

§30. Демонстрация двойного лучепреломления сантимет­ ровых электромагнитных волн . •. ........................... 163

-3 -

ВВ Е Д Е Н И Е

Целью настоящей книги является изложение вопросов распростра­

нения света в анизотропных средах.

гих анизотропных средах - двойное лучепрелоылениѳ-широко используют­ ся в науке и практике. Уеяду тем теория этих явлений достаточно

•сложна и, к сожалении, изложении ее в различных монографиях отли­ чается многообразием настолько, что иногда трудно сопоставить раз-

личны| аспекты одного и того же вопроса. В качестве примера можно призести применение различных поверхностей в качестве наглядной гео­ метрической иллюстрации анизотропии свойств. В различных пособиях употребляются разные поверхности, причем не всегда ясно, какие_.дре.г

имущества той или другой из них и каков их физический смысл-.

Для облегчения понимания вопроса и его использования при пре­ подавании нам казалось наиболее целесообразным детальное его изло­ жение. Сопоставляя методику изложения в различных монографиях, мы выработали наиболее приемлемый, как нам кажется, способ, достаточно

- 4 -

Книга дает первое идеализированное представление о двойной

лучепреломлении; т .е . в ней рассматриваются идеальные диэлектрики;

не учитываются особенности дисперсии и поглощения света, роль р а з - .

личных дефектов и -т.п. Среда считается неиагнитноя. Относительная магнитная проницаемость принимается равной еднці ;е.

В расчетах мы пользуемся системой &і.

Цы сочли целесообразным предпослать оптике анизотропных сред

несколько параграфов с излолечиеи анизотропии свойств вообще и ани­ зотропии диэлектрической проницаемости. При изложении последнего вопроса нам хотелось на примере анизотропной молекулы показать ани­ зотропию дипольного момента и вектора поляризации, что слукнт наг­ лядной иллюстрацией возникновения анизотропии диэлектрической про­ ницаемости. Эти примеры должны способствовать пониманию физики оп­

тической анизотропии.

Далее, для освежения в памяти читателя мы изложили уравнения

распространения света в изотропных средах и только после этого пе­ решли к анизотропным средам.

Далее, мы подробно остановились на различных поверхностях, -

широко употребляемых для наглядной иллвстраци: анизотропных свойств

^реды. Цы показали, как использовать эти поверхности для определе­ ния направления векторов индукции и напряженности поля, показате­ лей преломления и для построения хода лучей в двупреломляющей сре­ де.

Во второй части подробно описаны свойства одноосных кристал­

лов и их широкое применение в науке и технике.

В списке литературы приведены только те монографии, которыми

мы пользовались при составлении настоящего пособия^. Так как эта

-5 -

ЧА С Т Ь I

§I . Анизотропия свойств и ее_цатецатическое_ описание.

Вприроде существует вещества, некоторые свойства которых зависят от направления в этой веществе. Такие вещества называется анизотропными по отношение к данному свойству. Наиболее наглядным примером таких веществ .служат все волокнистые материалы: дерево,

ткани, некоторые пластмассы и пр. Всем хорошо известно, что проч­ ность дерева вдоль волокон йногі меньше, чем поперек. Хорошей ил­ люстрацией анизотропии свойств мовет слупить такой простой опыт.

Вырежьтеиз дерева пластинку вдоль волокон, отполируйте ее, сделай­ те в середине круглое отверстие и покройте пластину окрашенным вос­ ком или парафином. Нагрейте металлический стернень и вставьте в отверстие. В скором времени вы убедитесь, что воск вокруг стержня обтаял не по кругу, а по эллипсу. Следовательно, коэффициент тепло-

провбдности дерева различен по различным направлениям. Такой хе опыт можно сделать с гипсовой нонокркстальной пластинкой. Анизо­ тропными являются большинство кристаллов.

Значит, для описания теплопроводности кристалла или волок­ нистого материала уже нельзя задать только одно числом коэффициент теплопроводности. Поскольку распространение тепла произошло по эл­ липсу, а в пространстве - поэллипсоиду, то потребуется минимум три значения коэффициента теплопроводности, так как надо задать три полуоси эллипсоида,

В дальнейшем мы будем иметь дело только с кристаллами, ко­ торые всегда обладают определенными элементами симметрии. Кристал­ лы могут быть анизотропными по отношению ко многим свойствам, на­ пример, по отношению к электропроводности, диэлектрической прони­ цаемости, магнитной проницаемости, вектору диэлектрической поляри­ заціей; упругости и многим другим свойствам, и всегда для опиоа-»