3.5 Интерференция поляризация света. Искусственная оптическая анизотропия

В однородном изотропном теле может возникнуть анизотропия под действием либо механических усилий, либо под действием электрических или магнитных полей. Если в одних направлениях в теле будут действовать сжимающие усилия, а в других – растягивающие, то условия для распространения света по различным направлениям окажутся различными. Мерой возникающей анизотропии для распространения света оказывается разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей ( и ) а, следовательно, и разность хода обыкновенного и необыкновенного лучей. Т.к. эта разность хода зависит от λ, то если свести с помощью анализатора обыкновенный и необыкновенный лучи в одну плоскость, это осуществляется поворотом анализатора, можно наблюдать их интерференцию. При этом, линии одинаковой окраски оказываются линиями равного напряжённого состояния.

Поляризатор нужен для того, чтобы обыкновенный и необыкновенный лучи получить из одного луча (чтобы выполнилось условие когерентности для наблюдения интерференционной картины).

Искусственная анизотропия возникает в жидких и твёрдых диэлектриках при помещении их в электрическое или магнитное поле. В электрическом поле это осуществляется с помощью, так называемой, ячейки Керра.

Вещества приобретают свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением механической деформации , вектора напряжённости электрического или магнитного поля . Мерой, выражающей оптической анизотропию, является разность показателей преломления необыкновенного и обыкновенного лучей: .

Искусственная оптическая анизотропия может быть вызвана:

- механической деформацией ( - механическая деформация);

- электрическим полем;

- магнитным полем.

3.6 Вращение плоскости поляризации

Есть вещества, при прохождении поляризованного света через которые, наблюдается вращение плоскости поляризации. Такие вещества называются оптически активными (кварц, скипидар, раствор сахара).

- для прозрачных тел и жидкостей;

- для растворов;

- угол поворота поляризации по прохождении этого слоя вещества;

- толщина слоя оптически активного вещества, проходимого поляризованным светом;

, - удельная постоянная вращения – угол поворота на единицу длины и единицу концентрации.

с – массовая концентрация растворённого вещества .

Принципиальная схема прибора для определения угла поворота плоскости поляризации

N₁ – плоскость поляризации поляризатора;

N₂ – плоскость поляризации анализатора.

Чтобы поле зрения вновь сделать тёмным, необходимо повернуть анализатор на угол .

Свет такую систему не проходит и поле зрения затемнено.

Объяснение вращения плоскости поляризации оптически активными веществами

Можно себе представить, что оптически активные вещества при попадании на них электромагнитной волны одновременно создают две поляризованные по кругу волны (лево– и правовращающие), имеющие, согласно теории Френеля, разные скорости распространения в веществе вектора напряженности электрического поля. и имеют, таким образом разные угловые скорости вращения (на рисунке > ). В результате, в зависимости от толщины слоя вещества суммарный (результирующий) вектор окажется повёрнутым на некоторый угол по отношению к плоскости поляризации исходного луча.