24. Понятие о анизотропных средах. Теория двойного лучепреломления Френеля.

Осн. отличие кристаллической среды от сред, подобных стеклу и воде состоит в явлении двойного лучепреломления, обусловленном различием скорости распространения свата в кристалле для двух световых волн, поляриз. взаимно плоскостям. С этим особенно связано и различие в скорости распространения света по разным направлениям в кристалле, т.е. оптическая анизотропия кристалл. среды. Примеры анизотроп. сред: кристаллы, слюда. Скорость роста кристаллов в разных направлениях разная -> они вырастают правильной формы. NaCl – куб, Алмаз – восьмиугольник. Анизотропия физ. св-в кристаллов связана с идеальной симметрией внутр. строения кристаллов. Полная анизотропия следует из анизотроп. молекул, атомов и их анизотропии упорядоч. в пр-ве. Реакция состоит в смещении эл. зарядов под действием поля свет. волны. Для анизотропной среды волновая пов-ть, т.е. пов-ть до кот. распостр. за время t световое возбуждение имеет форму эллипсоида. Луч – направление переноса световой энергии.

, где V_S - лучевая; V_n - нормальная скорость.

25. Поверхность волны (лучевой) и поверхность нормалей.

Некоторое представление о вид лучевой поверхности можно составить по трем главным ее разрезам, нормальным к главным осям эллипсоида обозначенным через a b c. ; ; ; Вдоль оси OZ лучи распрост. со скоростями опред. длиной a и b. Вдоль OY соотв. скорости будут равны a и c.

Поворачивая сечение эллипсоида Френеля около оси OX, мы заставим нормаль этого сечения пройти все положения между OZ и OY, и т.о. получим значения всех пар лучевых скоростей рассматриваемого разреза; поскольку одна из осей Френелевского сечения вся время есть OX, то следов. одна из этих луч. скоростей во всем разрезе YOZ есть a, другая же пробегает все значения м-ду b и c.

Так получается разрез, сост. из окружности a и эллипса c полуосями b и c, причем направление колеб. в каждой пале лучей будучи взаимно образов. точками и штрихами. Аналогично найдем разрез лучевой пов-ти к ней OZ элл. Фр.: заставляя вращается сечение Френеля около OZ получим разрез, сост. из окр. и эллипса.

Точки М и М' – место где внешняя и внутр. полости встреч. так, что по направлениям ММ и М'М' обе скорости распространения свет. возбуждения одинаковы. Эти напр. наз. опт. осями. У одноосных точки М и М' совпадают и в итоге получаем эллипсоид вращения и шар, т.е. пов-ть волны одноосного кристалла. Описанная пов-ть есть пов-ть световой волны или лучевая пов-ть. Также можно построить пов-ть нормалей. Для двуосного кристалла получ. сложная пов-ть с 4 точками встречи обеих полостей. Направления совпод. нормальных скоростей и наз. оптическими осями второго рода или бинормалями. Направление их мало чем отлич. от направлений осей первого рода.

26. Эллипсоид Френеля. Построение поверхностей волн по эллипсоиду Френеля.

Он служит для определения лучевых скоростей V' и U' по любому направлению в кристалле.

При помощи элл. Ф. можно определить в кристалле направление осей первого рода. Они предст. собой те направления в кристалле, вдоль которых V' и U'. Поэтому сечение эллипсоида к опт. оси первого рода должно характеризоваться равенством полуосей. Для двуосных (2 направл. вдоль кот. не наблюдается двойное лучепреломление) онказ. неприменимым построение Гюйгенса, кот. он истолковал на волновом языке явление двойного лучепреломления в однородных кристаллах. Если оба круговых сечения совпадают друг с другом, и мы имеем одноосный кристалл. В этом случае имеем эллипсоид вращения, ось вращения совпадает с одним из главных направлений кристалла. Два возможных случая c<b=a и c=b<a соответствует положительным (кварц) и отрицательным (исландский шпат).

Если a=b=c то эллипсоид Френеля превращ. в сферу.

27. Оптическая индикатриса. Распределение кристаллов по форме индикатрисы (одноосные и двуосные кристаллы) и по оптическому знаку.

Оптическая индикатриса – это характеристика поверхности тензора диэлектр. непрониц. представляет собой эллипсоид по ур. ; - ур. эллипса. - ур. эллипса в главных осях.

Оптическая индикатриса обладает сво-вом: что, если из ее центра провести прямую ОР вдоль направления распространения волнового фронта и ему построить сечение то сечение будет эллипс.

Все кристаллы по симметрии делятся на три категории: 1)высшая; 2)средняя; 3)низшая.

1)Ɛ1=Ɛ2=Ɛ3 эллипсоид превращается в сферу. Кристаллом высшей категории, кристалл изотропичен по всем направлениям по отношению к Ɛ.

2)Ɛ1=Ɛ2≠Ɛ3 эллипсоид вращения. Кристаллы средней категории, ось вращения совподает с главной осью кристалла.

3) Ɛ1≠Ɛ2≠Ɛ3 Волновая пов-ть представляет собой пове-ть 2-го порядка.

Оптически положительные кристаллы – кварц. V_e<V_o n_e>n_o

Оптически отрицательные кристаллы V_e>V_o n_e<n_o

28.коническая рефракция.

Она может быть внутренней и внешней, явл. частным случаем преломления пучка лучей, входящих или выходящих из кристалла.

схема наблюдения внутренней конической рефракции.