Двойное лучепреломление

Почти все прозрачные кристал­лические диэлектрики оптически анизотропны т. е. оптиче­ские свойства света при прохождении через них зависят от на­правления. Вследствие этого возникают явления, называемые двойным лучепреломлением. Явление наблюдается при прохождении света через кристаллы, не обладающие кубической структурой и заключается в том, что луч распадается на два, причём каждый распространяется со своей скоростью и, вообще говоря, в разных направлениях.

	Луч, для которого выполняются законы преломления , называется обыкновенным (о), а другой – необыкновенным (е). Необыкновенный луч не подчиняется обычному зако­ну преломления, и даже при нормальном падении светового пучка на поверхность кристалла необыкновенный пучок может отклоняться от нормали (рис. 21). И, как правило, необыкно­венный луч не лежит в плоскости падения.
Рисунок 21

Существуют кристаллы одноосные (кварц (кри­сталлический), исландский шпат и турмалин) и двуосные. У одноосных кристаллов один из преломленных пучков подчиняется обыч­ному закону преломления.

У одноосных кристаллов имеется оптическая ось кристалла – направление (ОО’ на рис. 21), при распространении луча света вдоль которого разделение на два луча не происходит и скорости лучей равны.

Любая плоскость, содержащая ось кристалла, называется главным сечением кристалла или главной плоскостью кристалла.

Оба луча оказываются линейно поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях. Плоскость колебаний обыкновенного луча перпендикулярна плоскости кристалла, т.е. плоскости которой принадлежат оптическая ось и лучи (см. рис 21).

	Оба луча, вышедшие из кристалла, отличаются друг от дру­га только направлением поляризации, так что названия «обык­новенный» (о) и «необыкновенный» (е) имеют смысл только внутри кристалла. Кристаллы, в которых обыкновенный луч движется быстрее необыкновенного, называются положительными, другие – отрицательными. Диаграммы скоростей изображены на рис. 22.
Рисунок 22

Одноосные кристаллы характеризуют показателем прелом­ления обыкновенного луча =c/v₀ и показателем преломле­ния необыкновенного луча, перпендикулярного оптической оси, =c/v_e.

Дихроизм. Существуют кристаллы, в которых один из лу­чей (о или е) поглощается сильнее другого. Это явление и на­зывают дихроизмом. Очень сильный дихроизм присущ крис­таллу турмалина (минералу сложного состава). В нем обыкно­венный луч практически полностью поглощается на длине около 1 мм.

Явление дихроизма используют для изготовления поляриза­торов в виде светофильтров, их называют поляроидами (герапатитовые и др.). Они представляют собой тонкую (~0,1 мм) пленку, линейно поляризующую проходящий через нее свет.

Интерференция поляризованных лучей

Пусть есть кристаллическая пластина, вырезанная вдоль оптической оси и на неё нормально падает луч света с длиной волны . Тогда два луча – обыкновенный и необыкновенный – будут двигаться с разными скоростями.. Тогда оптическая разность хода , гдеd – толщина пластинки. Разность фаз .

Кристаллическая пластинка, вырезанная вдоль оптической оси с толщиной называетсяпластинкой в четверть длины волны (вышедший из кри­сталлической пластинки предварительно линейно поляризованный свет яв­ляется эллиптически-поляризованным.); с толщиной – пластинкой в половину длины волны (вышедший из пластинки предварительно линейно поляризованный свет будет также линейно поляризованным, но плоскость поляризации повернется на угол, который вдвое больше угла, под которым направлена плоскость поляризации к главной плоскости).