5.Закономерности распространения света в анизотропных средах. Оптическая индикатриса. Двойное лучепреломление. Поляризующие устройства.

Длины волн, воспринимаемые глазом малы, поэтому распространение видимого света можно рассматривать, отвлекаясь от его волновой природы. Тогда направление распространения волны можно определить с помощью лучей - линий, перпендикулярных волновым поверхностям.

Раздел оптики, в котором изучаются законы распространения света в прозрачных средах на основе представления о световом луче, называется геометрической (лучевой) оптикой.

 В основе геометрической оптики лежат  четыре закона :

1. закон прямолинейного распространения света. 

        В однородной среде свет распространяется прямолинейно.  (закон  является приближенным, т.к при прохождении света через отверстия, размеры которых соизмеримы с длиной световой волны,  наблюдается отклонение от прямолинейного распространения). 

2.закон отражения.

        (На границе раздела двух сред свет отражается.) Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; угол падения равен углу отражения 

3. закон преломления.

(На границе раздела двух сред свет преломляется.) Луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред.     

sinα /  sinβ = n = const

4.закон независимости световых пучков. 

        Лучи при пересечении не возмущают друг друга (закон справедлив при малой интенсивности световых пучков)

По предложению Г. Френеля, для оптического анализа кристаллов обычно используют более простые одинарные поверхности, выводимые путем несложного построения из двойных и называемые указательными оптическими поверхностями или индикатрисами кристаллов. Оптические индикатрисы представляют собой одинарные поверхности световых волн, каждый радиус-вектор которых выражает преломление волны, совершающей свои колебания в направлении этого вектора. Оптические индикатрисы особенно удобны потому, что из них можно вывести оптические показатели преломления кристалла. Индикатриса, или эллипсоид показателей преломления кристалла, строится так: величины двух показателей преломления для любого направления в кристалле принимают (откладывают) за главные полуоси эллиптического сечения индикатрисы перпендикулярного данному направл ению.

При использовании уже построенных индикатрис для определения показателей преломления в данном направлении S индикатрису надо рассечь через центр плоскостью, перпендикулярной вектору S, и измерить величины главных полуосей получающегося в разрезе эллипса. Одновременно следует отметить, что полуоси эллиптического сечения индикатрис указывают также и направление колебаний световых волн, распространяющихся по нормалям (S) к данному сечению. На рис. Сплошными линиями показан разрез двойной поверхности показателей преломления отрицательного одноосного кристалла. Теоретически доказано, что индикатриса любого кристалла имеет форму эллипсоида. Это может быть либо эллипсоид с тремя равными осями – шар, либо эллипсоид вращения – сфероид, либо, эллипсоид с тремя неравными друг другу осями - трехосный эллипсоид.

Поляризаторы – приспособления для получения, обнаружения и анализа поляризованного света, а также для исследований и измерений, основанных на явлении поляризации. Их типичными представителями являются поляризационные призмы и поляроиды.

Поляризационные призмы делятся на два класса:

1. дающие один плоскополяризованный пучок лучей – однолучевые поляризационные призмы;

2. дающие два пучка лучей, поляризованных во взаимно пер- пендикулярных плоскостях, – двулучевые поляризационные призмы.

Двойным лучепреломлением называется способность некоторых веществ расщеплять падающий световой луч на два луча – обыкновенный (о) и необыкновенный (е), которые распространяются в различных направлениях с разной фазовой скоростью и поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях.

В то время как обыкновенный луч подчиняется обычному закону преломления, необыкновенный луч преломляется по иному закону (даже при угле падения равному нулю).