Э Рис. 5.3. Интерференционная картина в двуосном кристалле (бразильский топаз). Кспериментальная установка «Интерференция поляризованного света»
В качестве исследуемого образца используется кристалл DKDP (4). Коллимированный луч полупроводникового лазера (1), проходя через рассеиватель (2) и поляризатор (3), падает на кристалл. Анализатор (5) необходим для выделения коноскопической картины, соответствующей одному из лучей (обыкновенный или необыкновенный). На экране (7) наблюдается картина, которая регистрируется видеокамерой (8) и фиксируется с помощью компьютера (9). Кристалл должен быть съюстирован таким образом, чтобы луч проходил через центр его апертуры и параллельно оптической оси.
Рассеиватель необходим для освещения кристалла лучами, идущими под различными углами к оптической оси.
Рис. 5.4. Схема экспериментальной установки: 1 – полупроводниковый лазер; 2 – матовое стекло; 3 – поляризатор; 4 – анизотропный кристалл; 5 – анализатор; 6 – источник высокого напряжения; 7 – экран; 8 – видеокамера; 9 –компьютер.
Это позволяет формировать коноскопическую картину в целом. В отсутствии рассеивателя (все лучи падают на кристалл под одним и тем же углом к оси) на экране наблюдается лишь одна ее точка картины. Чем больше телесный угол рассеяния (определяется расстоянием между рассеивателем и передней гранью кристалла), тем большую часть картины возможно наблюдать.
Оправа анализатора, в отличие от поляризатора, допускает его поворот относительно своей оси. В зависимости от ориентации анализатора возможно наблюдение как светлого (плоскости поляризатора и анализатора совпадают), так и темного крестов (плоскости скрещены).
Оправа кристалла позволяет создавать внутри него электрическое поле. Для этого на поверхности кристалла имеются соответствующие электроды, к которым подключается источник высокого напряжения (6). В отсутствие напряжения кристалл DKDP является одноосной анизотропной средой и коноскопическая картина имеет вид представленный на рис. 5.2. Если подать напряжение, то вследствие ярко выраженных электрооптических свойств, кристалл становится двуосным, причем ориентация осей определяется величиной и ориентацией поля. Наведенное двулучепреломление приводит к изменению коноскопической картины.
ВНИМАНИЕ: конструкция оправы кристалла не допускает подачу напряжения более 5 кВ, поэтому КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРЕВЫШАТЬ это значение.
Порядок выполнения работы
1. Включить компьютер, запустить программу для получения изображения с видеокамеры.
2. Включить блок питания полупроводникового лазера.
3. Настроить видеокамеру.
4. Установить на оптической скамье элементы, согласно схеме (рис. 5.4).
5. Съюстировать кристалл с использованием коноскопической картины.
Осветите кристалл излучением лазера без использования рассеивателя. Зафиксируйте положение точки на экране.
Поместите перед кристаллом рассеиватель, при этом на экране должна наблюдаться коноскопическая картина в виде креста. Зафиксируйте положение центра креста, он соответствует направлению главной оптической оси.
Если положение точки (п. 5а) не совпадает с центром креста, то этого необходимо добиться путем изменения ориентации кристалла в пространстве. Необходимо учесть, что при повороте кристалла свое положение на экране изменяет картина в целом, в то время, как точка остается неподвижной.
6. Зарегистрируйте вид коноскопической картины.
7. Исследование коноскопической картины двуосных кристаллов.
С помощью источника высокого напряжения, подайте на электроды кристалла напряжение 1 кВ.
Зафиксируйте коноскопическую картину.
Повторите п. 7а-7b для напряжений в диапазоне 1-4 кВ, с шагом 1 кВ.
Проанализируйте вид полученных картин, определите направление оптических осей кристалла, установите зависимость угла между ними от величины приложенного напряжения. Результаты отразите в отчете.