4. 3. Поляризация света при двойном лучепреломлении.

Действие ряда поляризаторов основано на поляризации света при прохождении его через оптически анизотропные среды (т.е. среды, имеющие различные оптические свойства в различных направлениях). Все прозрачные кристаллы оптически анизо­тропны. Исключением являются кристаллы, имеющие кубиче­скую кристаллическую решетку (например, соль NaCl). При прохождении света через оптически анизотропные кристаллы наблюдается явление двойного лучепреломления, ко­торое состоит в том, что упавший на кристалл луч разделяется внутри кристалла на два луча, распространяющиеся с различ­ными скоростями и в различных направлениях. Это явле­ние впервые было обнаружено датским ученым Э. Бартолином в 1669 г. для исландского шпата.

В зависимости от типа симметрии оптически анизо­тропные кристаллы бывают одноосные либо двуосные, т.е. имеют одну или две оптические оси. Оптической осью называ­ется такое направление в кристалле, вдоль которого распространяющийся свет не испытывает двой­ного лучепреломления. Важно отметить, что любая прямая па­раллельная данному направлению, также является оптической осью кристалла. Примером одноосного кристалла (рис. 4.9) является ис­ландский шпат (диагональ кристалла ОО' совпадает с оптиче­ской осью), а также кварц, турмалин, апатит и другие. К двуос­ным кристаллам относятся гипс, слюда, топаз.

В одноосных кристаллах (рис. 4.9 а) один из преломленных лучей, образующихся при двойном лучепреломлении, лежит в плоскости падения и подчиняется закону преломления, поэтому его назвали обыкновенным лучом и обозначают буквой "о". Ско­рость обыкновенного луча υ_о численно одинакова по всем на­правлениям: υ_о = c/n_о, где n_о = const- показатель преломления кристалла для обыкновенного луча. Второй луч называют не­обыкновенным и обозначают буквой "е". Он не лежит в плоскости падения и не подчиняется закону преломления. Соот­ветственно скорость необыкновенного луча υ_е = c/n_е, где n_е - показатель преломления кристалла для необыкно­венного луча. Значения n_е и υ_е зависят от направления распространения необык­новенного луча по отношению к оптической оси кристалла. Для луча, распространяющегося вдоль оптической оси показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей равны n_е = n_о и υ_е = υ_о. Значение n_е наиболее сильно отличается от n_о для направления, перпендикулярного оптической оси. Все эти различия между обыкновенным и необыкновенным лучами имеют место только внутри кристалла. На выходе из кристалла оба луча распростра­няются с одинаковой скоростью. В двуосных кристаллах оба преломленных луча ведут себя как необыкновенные.

Исследование обыкновенного и необыкновенного лучей показывает, что оба луча на выходе из кристалла полностью поляризованы. Вектор Е обыкновенного луча колеблется перпендикулярно главной плоскости (на рис. 4.9 эти колебания обозначены точками), а вектор Е необыкновенного луча колеблется в главной плоскости (на рис. 4.9 эти колебания показаны стрелками). Главной плоскостью или главным сечением одноосного кристалла называется плоскость, проходящая через падающий луч и пересекающую его оптическую ось (рис. 4.9 б).