.235.4. Поляризационная призма (призма Николя).

Исландский шпат широко используют в качестве поляризатора и анализатора во многих оптических приборах. Для этого из шпата изготавливают поляризационную призму, пропускающую только один сорт поляризованных лучей (либо “о”, либо “е”).

Рис. 41

Наиболее распространенной поляризационной призмой является призма Николя¹⁰ (рис.41), которая изготавливается следующим образом. Естественному кристаллу исландского шпата придают такие размеры, чтобы длинное ребро было в 3,75 раза больше короткого. Затем торцовые грани сошлифовывают так, чтобы они составляли с ребрами острый угол 68. Затем призму распиливают на две части вдоль плоскости, перпендикулярной торцовым граням и главной плоскости. Отшлифовав поверхности, их склеивают канадским бальзамом (n=1,550). Показатель преломления канадского бальзама меньше n_o, но больше n_e. Следовательно, для луча “о” бальзам является средой оптически менее плотной, а для необыкновенного луча средой оптически более плотной. Поэтому обыкновенный луч, падающий на слой бальзама под углом больше предельного, претерпевает полное внутреннее отражение, необыкновенный луч при любых углах падения проходит через этот слой.

Если естественный свет падает на торцевую грань призмы Николя параллельно основанию призмы AB (рис.41), то необыкновенный луч проходит через призму почти не отклоняясь от первоначального направления, а обыкновенный луч, претерпев полное внутреннее отражение от слоя канадского бальзама, поглощается зачерненной поверхностью основания AB. Таким образом, через призму Николя проходит только один поляризованный луч (необыкновенный) с электрическими колебаниями в главной плоскости.

Явление поляризации служит убедительным экспериментальным подтверждением поперечности световых волн (электромагнитных) волн, поскольку поляризоваться могут только поперечные (а не продольные волны).

.245.5. Искусственная анизотропия.

Анизотропные вещества можно получить с помощью, так называемой ячейки Керра^x, которую помещают между двумя призмами Николя (рис.42).

Ячейка Керра представляет собой сосуд с прозрачными плоскопараллельными гранями, заполненный исследуемой жидкостью. Поляризатор и анализатор скрещены. Если нет электрического поля, то свет через ячейку и через Николи не проходит, и на экране Э темнота. Если же между электродами приложено электрическое полк, то на экране наблюдается просветление поля. Это объясняется тем, что данная жидкость в ячейке Керра обладает двойным лучепреломлением. Керр установил, что разность показателя преломления обыкновенного и необыкновенного лучей зависит от напряженности электрического поля и от длины световой волны: , где В – постоянная Керра, зависящая от свойств вещества. Из известных жидкостей наибольшей постоянной Керра обладает нитробензол (C₆H₅NO₂).

Рис. 42

Эффект Керра объясняется различной поляризуемостью молекул по разным направлениям. В отсутствии поля молекулы ориентированы хаотическим образом, поэтому жидкость в целом не обнаруживает анизотропии. Под действием поля молекулы поворачиваются так, чтобы в направлении поля были ориентированы либо их дипольные электрические моменты (у полярных молекул), либо направления наибольшей поляризуемости (у неполярных молекул). В результате жидкость становится анизотропной.