Интерференция поляризованного света.

Если на пути луча, вышедшего из кристалла, поставить поляризатор, то он вырежет волны одной поляризации. Световые волны, имеющие колебания в одной плоскости, могут интерферировать. Явление интерференции поляризованного света широко применяется при исследовании анизотропных сред. Поэтому рассмотрим этот случай интерференции подробно.

На пути параллельного пучка естественного света поставим поляризатор, который пропускает плоскополяризованную волну. Этот свет падает на кристалл так, что оптическая ось кристалла составляет угол α с плоскостью поляризации поляризатора. Из кристалла выходят две волны со взаимной перпендикулярной ориентацией плоскости поляризации и, накопившейся в кристалле, разностью хода. На их пути помещаем второй поляризатор, выполняющий функцию анализатора. Ψ - угол между плоскостью поляризации поляризатора и анализатора. Анализатор пропускает только те составляющие колебаний электрического поля световой волны, которые параллельны плоскости поляризации анализатора. После анализатора две прошедшие волны интерферируют, так как они когерентны ибо порождены одной, падающей на кристалл, волной. На рисунке 6 графически представлен процесс прохождения света через систему поляризатор - кристалл - анализатор (вид вдоль светового луча).

О.о.

Ψ Р

А

Е_е Е

Е_Ае α

Е_о

Е_Ао

Рис. 6

Обозначим обыкновенную и необыкновенную волны, вышедшие из кристалла как

тогда световые волны, вышедшие из анализатора, примут вид

Покидая кристаллическую пластинку, необыкновенная и обыкновенная волны будут различаться по фазе

.

Процесс интерференция описывается соотношением

.

Учитывая, что I = E² и проведя соответствующие подстановки, получим следующее выражение

.

Рассмотрим ряд частных случаев.

1. Кристалл в системе отсутствует, т.е. δ = 0. В этом случае формула интенсивности примет вид

, а это есть выражение закона Малюса.

При изменении угла Ψ от нуля до 360^о свет два раза погасает при скрещенной ориентации плоскостей поляризации поляризатора и анализатора и два раза проходит при параллельной их ориентации.

2. Система с кристаллом и поляризаторы (николи) параллельны Ψ = 0. Формула 1 примет вид

.

При α = 0, π/2, π, … максимальное пропускание света. При α = π/4, 3/4π, … интенсивность и окраска прошедшего света зависит от разности фаз δ.

3.  Анализатор и поляризатор (николи) скрещены. Наиболее информативное состояние системы Ψ = 90^о.

.

В зависимости от δ возможно наблюдение максимумов и минимумов интерференции поляризованного света для соответствующих длин волн. Это проявляется в так называемой интерференционной окраске кристаллов. При α = 0, π/2, π, … отсутствует либо обыкновенная волна, либо необыкновенная волна, а это приводит к обнулению δ и к погасанию проходящего через систему света.

Наилучшим условием наблюдения интерференции поляризованного света является диагональное положение оптической оси кристалла при скрещенных николях. В таблице 1 приведены интерференционные цвета кристаллических пластинок в функции разности хода Δ = d(n_e - n_o).

Таблица 1

Порядок цвета	Разность хода в мμ	Цвет при скрещенных николях	Цвет при параллельных николях
1	0 100 260 300 450 500 550	черный серый белый желтый бурый оранжевый красный 1	белый светло-желтый красный фиолетовый голубой голубой светло-зеленый
2	575 590 700 800 850 910 950 1100	фиолетовый индиго голубой зеленый желто-зеленый желтый оранжевый красный 2	желто-зеленый желтый оранжевый красный фиолетовый индиго голубой зеленый
3	1130 1150 1330 1430 1500 1530 1650	фиолетовый индиго аквамариновый желто-зеленый мясо-красный красный 3 светло-фиолетовый	желто-зеленый желтый красный фиолетовый аквамариновый зеленый светло-желто-зеленый
4	1710 2000 2050	светло-зеленый светло-серый розовый	розовый светло-серый светло-красный