16.2. Поляризацiя свiтла при відбиванні

Френель розглянув задачу проходження світла через границю двох діелектриків. Знайдені співвідношення носять назву формул Френеля. Одержані Френелем результати зводяться до наступних рівностей

, , (1)

, , (2)

де амплітуди відбитої, заломленої та падаючих хвиль відповідно, які поляризовані в площині падіння хвилі (див. Мал.165), а  амплітуди відбитої, заломленої та падаючих хвиль відповідно, які поляризовані в площині  площині падіння хвилі (див. Мал.166). Кути і, r  відповідно кут падіння та кут заломлення, і  кут відбивання хвилі. Відбите випромінювання повністю лінійно поляризоване, якщо кут падіння дорівнює куту Брюстера

.

При цьому

, (3)

а заломлений промінь  відбитому. При і = і_Бр віддзеркалюється лише хвиля поляризована в площині  площині падіння, але коефіцієнт відбиття значно менше 1 (для скла  0.15). Ступінь поляризації можна підвищити за допомогою стопи однакових паралельних пластин із прозорого діелектрика, яка ставиться під кутом Брюстера до падаючого випромінювання.

16.3. Подвiйне променезаломлення у кристалах

Практично усі кристалічні діелектрики оптично анізотропні: електрична поляризованість Р кристала залежить від напрямку і вона визначається електричною анізотропією (симетрією) молекул та сил взаємодії між ними (анізотропія кристалічного поля). Розповсюдження хвиль у цих кристалах як і в інших прозорих речовинах визначається інтерференцією первинної та вторинних хвиль, що випромінюються молекулами. Тільки кристали кубічної симетрії є ізотропними.

Воптично анізотропних кристалах спостерігається явище подвійного променезаломлення, яке полягає в тому, що падаючий промінь світла породжує два промені: звичайний (о) та незвичайний (е) (див.Мал.167). Перший описується звичайним законом заломлення світла, а для другого закон заломлення не виконується тому, що відношення синусів кута падіння та кута заломлення залежить від кута падіння і не є сталою величиною.

Звичайний промінь лежить у площині падіннясвітлаплощині утвореній нормаллю до поверхні кристала та напрямком падаючого променя. Не звичайний промінь, навіть при нормальному падінні світла, не лежить у площині падіння.

Оптична вісь кристала  напрямок у кристалі, вздовж якого падаючий промінь породжує лише собі подібний без подвійного променезаломлення  звичайний та незвичайний промені не розділяються й мають однакові швидкості поширення.

Кристали можуть мати одну вісь (одноосьовий кристал) та дві осі (двоосьовий кристал).

Головна оптична площина (головний переріз) одноосьового кристалу для деякого променя  площина, утворена цим променем та оптичною віссю кристала.

Звичайна хвиля лінійно поляризована в площині головному перерізу і задовольняє закону Снеліуса. Незвичайна хвиля лінійно поляризована в площині головного перерізу.

У двовісному кристалі обидва заломлених променя поводяться як незвичайні.

Якщо у середині кристала уявно ввімкнути на мить джерело світла, то утворяться звичайний і незвичайний промені. Через одиницю часу вектори переміщення світла співпадуть із векторами швидкості і їх кінці утворять деякі поверхні, що називаються променевими, або індикатрисами швидкості.

Одна з цих поверхонь в одноосьовому кристалі є сфера, а друга еліпсоїд обертання, які дотикаються. Пряма ОО', проведена через точки дотику є оптична вісь кристала. Сфера відповідає звичайному променю, а еліпсоїднезвичайному. Променеві швидкостіV_o іV_eобернено пропорційні їх показникам заломленняn_o,n_e. Тому приV_o <V_e(n_o>n_e) сфера вписана в еліпсоїдкристал називається оптично позитивним (" + ") (див.Мал.168), наприклад, кварц, кіноварь, каломіль, а приV_o >V_e(n_o<n_e) еліпсоїд уписаний у сферукристал називається оптично негативним (" - ") (див.Мал.169), наприклад, турмалін, ісландський шпат, апатит. У випадку двовісних кристалів обидві поверхні є еліпсоїдами, які можуть мати точки дотику.

Явище дихроїзму. Явище дихроїзму полягає у тому, що у деяких кристалах звичайні та незвичайні хвилі мають різні коефіцієнти поглинання. Наприклад, у кристалі турмаліну сильно згасає звичайна хвиля і при певній товщині кристала на виході з нього актуальною залишиться лише одна плоскополяризована незвичайна хвиля, тобто цей кристал можна застосовувати як поляризатор чи аналізатор. Поляризатори, виконані на основі дихроїзму, що мають невелику товщину  плівки, називають поляроїдами.