Б) Интерференция поляризованных лучей. Определение степени анизотропии

П ри нормальном падении пучка лучей на пластинку из кристалла, оптическая ось y которого параллельна преломляющей поверхности, обыкновенный и необыкновенный лучи идут по одному направлению, но с разными скоростями. Пусть на такую пластинку падает плоско поляризованный луч с амплитудой электрического вектора E₀, плоскость поляризации которого составляет с плоскостью главного сечения пластинки ОО´ угол φ. Тогда в пластинке возникнут оба луча, обыкновенный (о) и необыкновенный (е) (рис. 3.10), и они будут когерентны. В момент их возникновения в пластинке разность фаз между ними равна нулю, но она будет возрастать по мере проникновения лучей в пластинку. Подсчитаем эту разность фаз.

Оптическая разность хода Δ равна разности оптических длин путей обыкновенного и необыкновенного лучей:

. (3.25)

Отсюда разность фаз между обоими лучами равна

, (3.26)

где – длина волны в вакууме.

Пусть на анизотропную пластинку падает линейно поляризованный белый свет. Длины волн белого света имеют всевозможные значения в интервале приблизительно 380÷780 нм. Получающаяся в кристалле разность хода для лучей одних длин волн будет равна четному, для других – нечетному числу полуволн. Поэтому волны одних длин будут при интерференции уничтожаться, другие, наоборот, усиливаться. В результате отношение интенсивностей различных цветов будет иным, чем в белом свете, и кристалл будет казаться окрашенным. Каждой разности хода соответствует некоторая интерференционная окраска. Интерференционные окраски не являются чистыми монохроматическими спектральными цветами, но представляют собой смесь в различных пропорциях всех цветов, входящих в состав белого, кроме тех, которые уничтожаются при данной разности хода. Наблюдение и исследование интерференционных цветов имеет очень большое значение в кристаллооптической методике.

Познакомиться с цветами, получающимися при различных разностях хода. В таблице Мишеля-Леви (рис.3.11) последовательно отображаются переходы интерференционных цветов, наблюдаемые при изменении толщины образца.

Рис.3.11

Экспериментальная часть

Старая установка (установка № 1)

Приборы и оборудование: установка, включающая осветитель, фотоэлемент, два поляроида, микроамперметр.

Описание установки № 1

Схема установки показана на рис.3.12. В корпусе основания помещена лампа накаливания 1, закрытая стеклом. На верхней панели основания размещены микроамперметр 2 для регистрации фототока, ручка регулировки величины фототока 3 и тумблер включения установки. На нижнем столике находится поляроид 4, служащий поляризатором. На верхнем столике установлен поляроид 5 с лимбом для отсчета углов, играющий роль анализатора. Фотоэлемент 6 служит для регистрации интенсивности света, прошедшего через поляроиды.

Внимание! Из-за недостаточно высокого быстродействия фотоприемника снятие показаний микроамперметра нужно производить не ранее, чем через 10 секунд после поворота поляроида.

Ввиду использования в данной работе пленочных поляроидов, характерным недостатком которых является селективность поглощения при разных длинах волн, излучение лампы, прошедшее через поляризатор, не будет иметь степень поляризации 100%, т.е. будет частично поляризовано.

Новая установка (установка № 2)

Приборы и оборудование: установка, включающая осветитель и два поляроида, люксметр, исследуемые образцы: полимерная плёнка разной толщины, закреплённая между пластинами из оргстекла; модель балки из оргстекла.