§ 5. Поляризационные приборы.

Для получения из естественного света плоско поляризованного света можно воспользоваться либо поляризацией при отражении под углом Брюстера, либо двойным лучепреломлением в каком-нибудь кристалле. Однако оба эти способа, использованные непосредственно, мало удобны. При отражении под углом Брюстера отражается лишь небольшая доля падающего света, в резуль­тате чего полученный плоско поляризованный луч мало интенсивен. При двойном лучепреломлении, если только толщина кристалла не очень велика, расхождение обоих лучей незначительно. Для того чтобы увеличить расхождение лучей, используются более сложные системы из кристаллов, наиболее распространенные из которых мы и рассмотрим.

1. П ризма Волластона.

Призма Волластона (рис. 5.1) состоит из двух прямоугольных призм из исландского шпата. Призмы склеены по гипотенузам. В призме АВС оптическая ось параллельна катету АВ; в призме АСD оптическая ось параллельна ребру С, перпендикулярному к плоскости рисунка. Естественный луч падает нормально на грань АВ; оба возникающих в призме АВС луча, обыкновенный и необыкновенный, идут по одному направлению, перпендикулярно к оптической оси, соответственно со скоростями υ_e и υ₀. Во второй призме АСD они также пойдут в направлении, перпендикулярном к оптической оси, но так как оптические оси в обеих призмах взаимно перпендикулярны, то обыкновенный луч в первой призме превратится в необыкновенный во второй, и наоборот. Таким образом, луч, бывший обыкновенным в первой призме, преломится на границе обеих призм

с относительным коэффициентом преломления п_е/п_о, а луч, бывший в первой призме необыкновенным, преломится с относительным коэффициентом преломления п_о/п_е. Для исландского шпата п_о > п_е, следовательно, п_е/п_о < 1, а п_о/п_е > 1, и первый луч преломится в сторону ребра С призмы АСD, а второй — в сторону ее основания АD. Этим будет достигнуто значительное расхождение лучей. Оба луча плоско поля­ризованы: в первом луче (необыкновенный во второй призме) электрический вектор колеблется параллельно оптической оси второй призмы, во втором луче (обыкновенный во второй призме) электрический вектор колеблется перпендикулярно оптической оси второй призмы.

2. Призма Николя.

П ризма Николя (сокращенно: николь, рис. 5.2а) состоит из двух прямоугольных призм из исландского шпата. Острые углы призм равны 68° и 22°; призмы склеены канадским бальзамом вдоль катета ВС. Опти­ческая ось О'О" лежит в плоскости чертежа под углом 48° к грани ВА (и аналогично во второй призме). Падающий луч разбивается в первой призме на два, из которых обыкновенный луч О надает на слой канадского бальзама ВС под углом около 76°. Коэффициент преломления канадского бальзама п =1,550 меньше коэффициента преломления обыкновенного луча п_о=1,658; угол падения i = 76° превышает предельный, и обыкновенный луч О испытывает на границе кристалл — канадский бальзам полное внутреннее отражение. Благодаря этому он не попадает во вторую призму и выходит через грань АС. Коэффициент преломления необыкновенного луча меньше коэффициента преломления канадского бальзама, поэтому он не может испытать полного внутреннего отражения и проходит сквозь вторую призму. Таким образом, через обе призмы проходит лишь один — необыкновенный луч. Обыкновенный луч может быть поглощен зачерненной поверхностью оправы призм. Призма Николя пропускает полностью поляризованный свет в пучках с углом расхождения до 29°.

В сечении призма имеет вид ромба. В прошедшем свете электрический вектор колеблется в направлении, параллельном короткой диагонали ромба (указано стрелкой на рис. 5.26).

Недостатком призмы Николя является непрозрачность канадского бальзама для ультрафиолетовых лучей, так что призма пригодна лишь для получения плоско поляризованного света в видимых лучах.