Вопрос 18

Призма Николя. Оптический дихроизм. Поляризационные призмы и поляроиды.

В некоторых кристаллах, один из лучей поглощается сильнее другого. Это явление называется дихроизмом.

В основе работы поляризационных приспособлений, служащих для получения поляризованного света, лежит явление двойного лучепреломления. Наиболее часто для этого применяются призмы и поляроиды. Призмы делятся на два класса:

1) призмы, дающие только плоскополяризованный луч (поляризационные призмы);

2) призмы, дающие два поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях луча (двоякопреломляющие призмы).

Двоякопреломляющие кристаллы обладают свойством дихроизма, т.е. различного поглощения света в зависимости от ориентации электрического вектора световой волны, и называются дихроичными кристаллами. Примером сильно дихроичного кристалла является турмалин, в котором из-за сильного селективного поглощения обыкновенного луча уже при толщине пластинки 1 мм из нее выходит только необыкновенный луч. Такое различие в поглощении, зависящее, кроме того, от длины волы, приводит к тому, что при освещении дихроичного кристалла белым светом кристалл по разным направлениям оказывается различно окрашенным.

Дихроичные кристаллы приобрели еще более важное значение в связи с изобретением поляроидов. Поляроиды, действие которых основано на свойствах дихроичных кристаллов, представляют собой целлулоидную пленку в которую вкраплены большое количество одинаково ориентированных кристалликов (например, геропатита). Поля­роиды по сравнению с призмами менее прозрачны и в них сте­пень поляризации сильно зависит от длины волны падающего света. Преимуще­ством перед призмами является только то, что их можно изгото­вить с большей площадью поверхности. Однако степень поляризации в них сильнее зависит от λ, чем в призмах. Кроме того, их меньшая по сравнению с призмами прозрачность в сочетании с небольшой термостойкостью не позволяет использовать поляроиды в мощных световых потоках. Поляроиды применяются, например, для защиты от ослепляющего действия солнечных лучей и фар встречного автотранспорта.

Поляризационные призмы построены по принципу полного отражения одного из лучей (например, обыкновенного) от границы раздела, в то время как другой луч с другим показателем преломления проходит через эту границу.

Т ипичным представителем поляризационных призм является поляриза­ционная призма Ни­коля (или просто ни­коль), действие которой основано на поляризации света при двойном лучепреломлении в исландском шпате. Призма Николя (рис. 4.11) представляет собой две призмы из исландского шпата, склеенные вдоль линии АВ канадским баль­замом, показатель преломления которого равен n_к.б. = 1,55. Оп­тическая ось ОО' призмы составляет с входной гранью угол 48⁰. Падая на грань призмы АС, естественный луч раздваивается на два луча: обыкновенный (n_о = 1,66) и необыкновенный (n_е = 1,51). Попадая на границу раздела "исландский шпат – канад­ский бальзам" обыкновенный луч испытывает полное внутрен­нее отражение, так как этот луч распространяется из оптически более плотной в оптически менее плотную среду (n_о > n_к.б. > n_е) и угол падения 76,5⁰ больше предельного угла, а затем поглощается за­черненной гранью СВ. Необыкновенный луч свободно проходит через призму и выходит из нее плоскополяризованным.