9. Искусственное двойное лучепреломление

Двойное лучепреломление может возникать в прозрачных изотропный телах, а также в кристаллах кубической системы под влиянием различных воздействий. Например, при механической деформации. При этом разность показателей о и е лучей пропорциональна механическому напряжению:

Обычно в скрещенных поляризаторах стекло света не пропускает. Но, если стекло деформировать, то свет начинает проходить через систему, причем при освещении белым светом в прошедших лучах картина испещрена цветными полосами. Каждая полоса соответствует одинаково деформированным местам стекла. На этом основывается оптический метод исследования напряжений с помощью прозрачных моделей.

Стеклянные изделия подобным образом можно исследовать на наличие остаточных напряжений.

В 1875 году КЕРР обнаружил возникновение двойного лучепреломления в жидкостях и аморфных телах под действием электрического поля. Это явление получило название ЭФФЕКТ КЕРРА. При этом оказалось что

Эффект Керра объясняется оптической анизотропией молекул жидкости, т.е. различной поляризуемостью молекул жидкости по различным направлениям. В отсутствие поля молекулы ориентированы хаотически, поэтому жидкость в целом не обнаруживает анизотропии. Внешнее поле ориентирует молекулы жидкости, и она приобретает анизотропные свойства.

Время, в течение которого появляется или исчезает анизотропия при включении и выключении поля, составляет с. Поэтому эффект Керра используют для сверхбыстрого переключения потоков света.

10. Кристаллическая пластинка между двумя поляризаторами

Предположим, что на пути пучка естественного света расположены два поляризатора и , между которыми помещена кристаллическая пластинка, вырезанная так, что оптическая ось пластинки параллельна ее поверхности, и пучок света падает на нее нормально по-верхности.

Д опустим на поляризатор падает естественный свет с интен­сивностью . После прохожде­ния поляризатора его интенсив­ность ослабляется в два раза, по за­кону Малюса, и становится равной . В пластинке свет разделяется на обыкновенный и необыкновенный лучи, и они приобретают некото­рую разность хода. Интенсивность «о» и «е» лучей в пластинке опре­деляется углом между осью поляризатора и осью пластинки О. Вне пластинки «о» и «е» накладываясь дают в общем случае эллиптически поляризованный свет, интенсивность которого осталась прежней - . Интенсив­ность света, вышедшего из поляризатора зависит от взаимной ориента­ции осей поляризаторов и , их ориентации относительно оси пла­стинки, разности фаз, приобретаемой «о» и «е» лучами при прохождении пла­стинки.

Рассмотрим два частных случая: поляризаторы скрещены и параллельны.

Пусть ось параллельна , а угол между осями и О равен . Пусть амплитуда плоско поляризованного луча вышедшего из равна Е. В пластинке эта волна возбудит обыкновенный и необыкновенный лучи с амплитудами и , причем . Поляризатор сводит обыкновенный и необыкновенный лучи в одну плоскость. Через него пройдут составляющая луча «о» – и «е» луча – , имеющие одинаковую амплитуду .

При прохождении пластинки «о» и «е» лучи приобретают сдвиг по фазе, определяемый толщиной пластинки d и разностью показателей преломления обыкновенного и необыкновенного –

и когерентны, сдвинуты на , а значит, будут интерферировать, и интенсивность луча на выходе определится соотношением:

Если то

, и интенсивность .

Если

то .

Если поляризаторы скрещены, то проекции и на на ось поляризатора имеют разные знаки, а это эквивалентно возникновению дополнительной разности фаз равной . Поэтому при скрещенных поляризаторах:

.

Соответственно условия усиления и ослабления проходящего луча становятся противоположными.

Пусть падающий свет состоит из двух длин волн, для одной из которых выполняется условие max для параллельных поляризаторов, для другой - max для скрещенных. Тогда при скрещенных поляризаторах проходит одна длина волны а при – параллельных – другая. При вращении второго поляризатора будет наблюдаться плавный переход от одной длины волны к другой.