Поляризация при двойном лучепреломлении
При прохождении через анизотропные кристаллы световой луч разделяется на два луча. Это явление, получившее название двойного лучепреломления, обнаружил впервые в 1670 г. Бартоломин для исландского шпата (разновидность СаСО3). На рисунке показано прохождение света через кристалл исландского шпата
А В о С
е
Д
Естественный луч АВ, падающий на кристалл, разделяется на два луча ВД и ВС.
Луч ВС называется обыкновенным лучом, т.к. он подчиняется законам преломления, и скорость его в кристалле не зависит от направления.
Луч ВД называется необыкновенным лучом, т.к. показатель преломления его зависит от направления распространения луча, и, следовательно, в различных направлениях в кристалле он распространяется с различными скоростями.
У так называемых одноосных кристаллов имеется направление, вдоль которого не происходит двойное лучепреломление. Это направление называется оптической осью кристалла.
Любая плоскость, проходящая через оптическую ось, называется главным сечением или главной плоскостью кристалла.
Рис. 5
На рисунке 5 сечение МО1NO2 – главное сечение, проходит через оптическую ось и нормаль , проведенную через точку В падения луча АВ.
Оба вышедших из кристалла луча полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. Плоскость колебаний обыкновенного луча перпендикулярна к главному сечению кристалла. В необыкновенном луче колебания светового вектора совершаются в плоскости, совпадающей с главным сечением. По выходе из кристалла оба луча отличаются друг от друга только направлением поляризации, поэтому названия «обыкновенный» и «необыкновенный» луч имеют смысл только внутри кристалла.
В
некоторых кристаллах один из лучей (о
или
)
поглощается сильнее другого. Это явление
называется дихроизмом.
Причина дихроизма – анизотропии
поглощения - в анизотропном строении
поглощающего вещества. Поэтому следует
ожидать, что дихроизмом должны в той
или иной степени обладать те поглощающие
свет среды, которым свойственно двойное
лучепреломление света.
Впервые дихроизм был открыт на монокристаллах минерала турмалина. Одноосный кристалл турмалина обладает двойным преломлением; кроме того, он очень сильно поглощает обыкновенный луч. В нем обыкновенный луч практически полностью поглощается на длине 1 мм. Дихроизм можно использовать на практике для получения линейно поляризованного света из естественного. Однако дихроичные поляризаторы в виде монокристаллических пластинок турмалина не нашли широкого применения из-за их редкости, дороговизны и других недостатков. На практике широко применяются анизотропные пленки, пропитанные анизотропными молекулами или микрокристаллами, например геропатита (сернокислого йод - хинина) – так называемые пленочные поляроиды.
Оптические оси всех кристалликов специальным способом ориентируют в одном направлении. Кристаллы геропатита почти полностью поглощают обыкновенный луч. Таким образом, падающий естественный луч, пройдя сквозь поляроид, становится линейно поляризованным.
В
работе используется установка состоящая
из источника света S, двух поляроидов
и
и люксметра
.
Пройдя сквозь первый поляроид
(поляризатор), свет становится
плоскополяризованным. Второй поляроид
А (анализатор) может пропускать только
те колебания, которые совпадают с его
главным направлением АА. Если главные
направления поляризатора и анализатора
совпадают, то интенсивность проходящего
света будет максимальной. Если же
анализатор повернуть таким образом,
что его главное направление составляет
угол
с главным направлением поляризатора,
то интенсивность проходящего света
будет равна нулю. Такое положение
поляроидов называется скрещенным.
П Z
A
S
П A
Рис. 6
В том случае, когда главные направления поляроидов составляют между собой некоторый угол , интенсивность проходящего света будет принимать промежуточные значения.