Свойства “о” и “е” лучей.

1) Интенсивность “о” и “е” лучей одинакова и равна половине интенсивности естественного луча.

I_об=I_необ=1/2*I_ест

2) Оба луча полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. Луч о – поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости кристалла.

Луч е - в плоскости, параллельной главной плоскости кристалла.

3) Луч о – подчиняется законам геометрической оптики:

• “n” =const не зависит от угла падения луча на поверхность и от направления луча по отношению к оптической оси.

• падающий, преломленный луч и перпендикулярен в точке падения луча лежат в одной плоскости.

• при перпендикулярном падении относительно поверхности кристалла и оптической оси луч не испытывает преломления.

4) Луч е – подчиняется законам геометрической оптики:

• “n”const и зависит от угла падения луча и от направления луча относительно оптической оси.

• Может не лежать в плоскости падения.

• Испытывает преломление даже при перпендикулярном падении естественного луча относительно поверхности.

5) При распространении вдоль оптической оси _о=_е (n_о=n_е), т. е. Двойного лучепреломления не происходит.

3. Поляризационные приборы. Призма Николя: устройство, ход лучей, принцип работы.

Поляризационные приборы – приборы для обнаружения, анализа, получения и преобразования поляризованного света, а также для различных исследований и измерений, основанных на поляризации.

Исторически первыми поляризационным устройством была призма, сконструированная англичанином Николем. Принцип работы призмы основан на явлении двойного лучепреломления и полного внутреннего отражения. Между “о” и ”е” лучами малый угол и это затрудняет их раздельное использование, призма как бы разводит эти лучи.

Устройство призмы.

Она изготовлена из исландского шпата, имеет форму шестигранника, все грани которого являются ромбами с углами по 102⁰. Кристалл распиливается и склеивается канадским бальзамом.

Исландсий шпат является анизотропной средой, для которой:

n₀=1.66

n_e=1.49

n_б=1,55- для канадского бальзама.

Основное условие работы призмы: n_e<n_б<n₀.

Ход лучей в призме Николя.

Ось кристалла

Принцип работы.

Естественный луч, падая на грань призмы, преломляется и испытывает двойное лучепреломление на границе анизотропного вещества. Дойдя до склейки канадского бальзама луч “e” проходит, почти не изменяя своего направления (склейка тонкая) и выходит из призмы параллельно естественному лучу. Луч “0” дойдя до склейки, испытывает полное внутреннее отражение и поглощается зачерненной гранью. Это происходит в результате того, что n₀>n_б, а угол его падения больше предельного угла полного внутреннего отражения от канадского бальзама.

Недостатки:

• высокая стоимость;

• больше потери света на отражение от наклонных граней;

• осевое смещение пучка на выходе призмы;

• малая светособирающая способность.

3. Поляроиды. Дихроизм. Прохождение света через систему «поляризатор - анализатор». Закон Малюса.

Дихроизм (двойное окрашивание)- это явление избирательного поглощения анизотропной средой одного из поляризованных лучей (чаще обыкновенного), образованных при двойном лучепреломлении. При этом получается свет, полностью поляризованный только в одной плоскости.

Это свойство наблюдается у кристаллов турмалина, герапатита, сегнетовой соли и др.

Получить поляризованный свет на основе явления дихроизма можно с помощью оптических устройств- поляроидов.

Они представляют собой слой дихроичного вещества (0,05-0,1), кристаллы которого ориентированы в одном направлении. Этот слой помещается между двумя прозрачными пластинами или пленками для защиты от влаги и механических воздействий.

Преимущества:

• простая и дешевая технология их изготовления;

• можно получать больше площади поверхностей поляроидов, что позволяет использовать для поляризации более широкие световые пучки;

Недостатки:

• малая пропускная способность света;

• окрашенность поляризованного света;

• малая термостойкость.

Прохождение света через систему “поляризатор-анализатор”. Закон Малюса.

Система “поляризатор-анализатор” (ПА)- это совокупность из двух поляроидов, поставленных один за другим на пути светового потока.

Первый по ходу лучей поляроид- поляризатор(П), второй по ходу лучей- анализатор(А).

Физически они совершенно идентичны, и их название определяется только по ходу лучей. При обратном ходе- анализатор выполняет роль поляризатора, а поляризатор- анализатора.

Поляризатор предназначен для получения из естественных неполяризованных лучей линейно поляризованных.

Анализатор- для определения пространственной ориентации плоскости поляризации тех лучей, которые образованы поляризаторами.

Если плоскости поляризации поляризатора и анализатора не совпадают, то анализатор пропустит только некоторую составляющую поляризованного света.

E_A=E_ОП cos

-угол между главной плоскостью поляризатора и анализатора.

Интенсивность света(I) ~ квадрату напряженности Е² .

Е²_А=Е²_ОП cos²φ → I_A=I_ОП cosφ- закон Малюса.

Интенсивность линейно поляризованного света за системой “поляризатор-анализатор” пропорциональна интенсивности падающего на анализатор поляризационного света I_ОП и зависит от cosφ между направлением плоскости поляризатора и анализатора.

а). Если φ=0 (плоскости поляризатора || плоскости анализатора) → cos(0)=1 → I_A=I_ОП –анализатор пропускает свет полностью.

б). Если φ=π/2 (плоскость “П” ┴ плоскости “А”) → cos(π /2)=0 → I_A=0 –анализатор не пропускает свет.

в). Если 0<φ< π/2 → анализатор пропускает свет частично.

Применение закона Малюса.

• поляризационная микроскопия;

• используется во всех поляризационных приборах;

• поляризационные очки, фары для автомобилей и ветровые стекла и т. д.

Примечание: этот закон не учитывает потери света на отражение и поглощение.