Вопрос №21 Поляризация при двойном лучепреломлении.

Большинство кристаллов оптически анизотропно, то есть их диэлектрическая проницаемость и показатель преломления зависят от направления вектора световой волны. В таких анизотропных кристаллах наблюдается явление двойного лучепреломления: световой луч разделяется на два луча, линейно-поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющих различные скорости распространения в кристалле.

Один из лучей подчиняется закону преломления света и называется обыкновенным (о). Показатель преломления для обыкновенного луча n_o и его скорость распространяющееся внутри кристалла одинаковы для всех направлений, то есть в кристалле обыкновенный луч ведет себя как в изотропной среде. Необыкновенный луч (е) не подчиняется закону преломления света. Показатель преломления для необыкновенного луча n_e и скорость необыкновенного луча внутри кристалла зависят от направления в кристалле.

Волновая поверхность для одноосных кристаллов представляет собой две соприкасающиеся поверхности: сферу для обыкновенного луча и эллипсоид вращения для необыкновенного луча (см. рис. 6.28 и 6.29). Точки соприкосновения сферы и эллипсоида лежат на оптической оси кристалла.

Е сли , то кристалл называется положительным (кварц) (рис. 6.28).

Если , то кристалл называется отрицательным (исландский шпат) (рис. 6.29).

В направлении, перпендикулярном оптической оси кристалла, скорости обыкновенного и необыкновенного лучей различаются наиболее сильно.

Световой вектор обыкновенного луча колеблется перпендикулярно главной плоскости кристалла, то есть он всегда перпендикулярен оптической оси. У необыкновенного луча вектор колеблется в главной плоскости, то есть составляет с оптической осью угол от 0 до 90 в зависимости от направления луча.

Призма Николя (николь) (рис. 6.31).

Призма Николя состоит из двух кусков исландского шпата, склеенных канадским бальзамом ( ).

Так как , то при соответствующем угле падения луча на призму обыкновенный луч претерпевает полное внутреннее отражение от прослойки канадского бальзама и поглощается нижней зачерненной гранью призмы. Необыкновенный луч выходит из призмы.

Вопрос №22 Искусственная оптическая анизотропия. Анализ упругих напряжений. Эффект Керра.

Под влиянием внешних воздействий в оптически изотропных кристаллах и прозрачных аморфных телах может возникать двойное лучепреломление.

Например: при сжатии стеклянной пластинки вдоль некоторого направления она ведет себя как одноосный кристалл с оптической осью вдоль этого направлении, причем:

, (6.53)

где k – коэффициент пропорциональности,

 – напряжение (сила на единицу площади).

П оместим стеклянную пластинку К между скрещенными поляризаторами и анализатором (рис. 6.33).

Пока пластина не деформирована, свет через анализатор не проходит

Если приложить к пластине силу , то через анализатор будет проходить свет, а на самой пластине К в проходящем свете будут наблюдаться цветные интерференционные полосы. Каждая такая полоса соответствует одинаково деформированным местам пластинки, следовательно, по расположению полос можно судить о распределении напряжений внутри пластинки. На этом основан оптический метод анализа упругих напряжений

Эффект Керра.

В озникновение оптической анизотропии (двойного лучепреломления) в газах, жидкостях и аморфных твердых телах под действием электрического поля называются эффектом Керра.

Эффект Керра объясняется тем, что электрическое поле переориентирует молекулы вещества вдоль поля (ориентационный эффект Керра), или индуцирует дипольный момент в молекулах, не обладающих собственным дипольным моментом (поляризационный эффект Керра).