27.4. Поляризационные приборы

Для получения линейно поляризованного света используют поляризационные призмы, выполненные из оптически анизотропных кристаллов таким образом, чтобы на выходе из призм оставался лишь один из поля­ризованных лучей (чаще всего необыкновенный), а второй отводился в сторону.

Примером таких призм является призма Николя, изготовленная из кристалла кальцита (СаСО₃). Кристалл кальцита разрезается вдоль плоскости АВСD — рис. 27.5 и затем склеивается прозрачным клеем, показатель преломления которого n_к лежит между показателями пре­ломления n_о и n_е обыкновенного и необыкновенного лучей (n_о>n_к>n_е). При этом обыкновенный луч испытывает на клеевой прослойке полное внутреннее отражение и выходит через боковую грань кристалла, а необыкновенный луч проходит через эту прослойку и выхо­дит из призмы через грань MN. Для устранения мешающего воздействия обыкновенного луча боковую грань призмы обычно покрывают слоем чер­ного лака.

Рис. 27.5

Рис. 27.6

В некоторых двоякопреломляющих кристаллах один из лучей (обыкно­венный или необыкновенный) поглощается сильнее другого (рис. 27.6). Такое явление называется дихроизмом. Так, в кристалле турмалина обыкновенный луч практически полностью поглощается на глубине около 1 мм, а в целлулоидной пленке, на которую нанесены в одинаковом направлении кристаллики герапатита (сернокислого иодхинина), один из лучей задерживается на глубине ~0,1 мм. Такие пленки получили название поляроидов и используются для получения поляризованного света. Их преимуществом являются большое поле зрения, высокая свето­сила и низкая стоимость, однако степень поляризации вышедших лучей ниже, чем у поляризационной призмы.

27.5. Закон Малюса

Рис. 27.7

В общем случае прибор, преобразующий естественный свет в плоско-поляризованный, называется поляризатором. Второй такой же поляризую­щий прибор, поставленный по ходу вышедшего из поляризатора луча, называется анализатором. Система из последовательно установленных по­ляризатора и анализатора называется полярископом и широко используется в поляризационных исследованиях. Поляризатор (или анализатор) пропус­кает световые волны, у которых направление электрического вектора параллельно плоскости, которая называется плоскостью пропускания по­ляризатора (ППП) или анализатора (ППА), и полностью (или частично) задерживает световые волны, у которых колебания вектора Е перпен­дикулярны к этой плоскости.

Обозначим через  угол между плоскостями пропускания поляри­затора и анализатора (рис. 27.7). Пусть далее Е_о — амплитуда све­тового вектора, вышедшего из поляризатора. Анализатор пропустит составляющую этого вектора параллельную ППА, и не пропустит перпендикулярную составляющую к . Из рис. 27.7 видно, что

Поскольку интенсивность света I пропорциональна квадрату амплитуды светового вектора, то

(27.2)

где I_о — интенсивность света, вышедшего из поляризатора.

Формула (27.2) получила название закона Малюса. Из (27.2) следу­ет, что при вращении анализатора вокруг светового луча на экране бу­дет наблюдаться последовательное чередование максимумов и минимумов интенсивности через каждые 90°.