Файл: Китайгородский А.И. Введение в физику учеб. пособие для студентов высш. техн. учеб. заведений.pdf

§ 149. Поляризаторы. Исследование поляризационного состояния света

Мы говорили на стр. 301, что в качестве поляризаторов могут быть использованы плоские поверхности диэлектрика, установлен­ ные под углом ц>в к падающему лучу. Луч, отраженный при этих ус­ ловиях, будет полностью поляризован; преломленный луч макси­ мально поляризуется. Однако использование отражающей пластин­ ки в качестве поляризатора неудобно из-за того, что поляризован­ ный луч идет под углом к падающему. Можно поступить иначе и

кристалл, в котором благодаря двойному лучепреломлению может быть отделен линейно поляризованный обыкновенный (или необык­ новенный) луч. Такие поляризаторы носят собирательное имя николей.

Поляризатор, предложенный французским ученым Николем, со­ стоит из двух прямоугольных призм из исландского шпата (рис. 174). Эти призмы склеены канадским бальзамом — веществом, имеющим

Рис. 174.

показатель преломленияга—1,550,лежащий между п0 и пе исланд­ ского шпата. Попадая в призму, неполяризованный луч света рас­ щепляется на два. Обыкновенный луч отражается на границе между призмами, где для него выполняются условия полного отражения, и выпускается в сторону. Необыкновенный луч проходит сквозь обе призмы. Таким образом, николь действует как щель, пропускаю­ щая только определенным образом направленные колебания элек­ трического вектора.

Большое практическое значение имеет использование для поля­ ризаторов явления плеохроизма (многоцветное™). Такое название получило явление разного поглощения обыкновенного и необыкно­ венного лучей, а также зависимости коэффициента поглощения не­ обыкновенного луча от направления по отношению к оптической

оси. Плеохроичный кристалл дает разную окраску, поглощает поразному свет, если его поворачивать по отношению к лучу.

Классическим примером плеохроичного кристалла является турмалин. Коэффициент поглощения для обыкновенного луча почти во всем видимом спектре столь велик, что пластинка турмалина толщиной 1 мм, вырезанная параллельно оптической оси, практи­ чески пропускает один лишь необыкновенный луч и, следователь­ но, может служить поляризатором. Однако желто-зеленая окраска проходящего света препятствует практическому применению тур­ малина в качестве поляризатора.

Широкое употребление имеют искусственные плеохроичные плен­ ки, известные под названием поляроидов. Для их изготовления при­ меняется сильно плеохроичное вещество — герапатит (кислый суль­ фат трииодид хинина). Поляроид представляет собой прозрачную пленку из пластмассы, содержащую ориентированные в одном на­ правлении субмикроскопические игольчатые кристаллики герапатита. Для ориентации кристалликов вязкая масса, содержащая кристаллы, возвратно-поступательным движением растирается меж­ ду двумя стеклами. Разумеется, герапатит не единственное вещество, пригодное для изготовления поляроидов.

Для плеохроичных свойств весьма существенны атомы иода, входящие в состав герапатита. Можно изготовлять и чисто йодные поляроиды, пропитывая иодом растянутые пленки поливинилового спирта.

Исследование поляризационного состояния света производится с помощью двух николей или других поляризационных приборов и «пластинки в четверть волны». В качестве последней можно взять л источек слюды толщиной 0,038 мм. Рассмотрим прохождение света через два николя. Чтобы их различать, называют первый по пути луча николь поляризатором, а второй — анализатором (рис. 175).

Рис. 175.

Если на поляризатор падает естественный свет с интенсивностью /0 , то из николя выйдет линейно поляризованный свет с интенсив­ ностью у / 0 . Вращение поляризатора около его оси, разумеется, ни­ чего не меняет в интенсивности прошедшего луча. Николь выпустил линейно поляризованный луч. В этом можно убедиться, используя анализатор. Если оба николя установлены параллельно друг дру­ гу своими «щелями», то свет, не изменив интенсивности (мы здесь не учитываем поглощения в веществе поляризационного прибора), пройдет и через анализатор. При скрещенных николях (так

ции естественного света. Чтобы это сделать, можно воспользоваться пластинкой в V 4 волны. Если расположить ее перед поляризатором, то это никак не скажется на естественно поляризованном свете, но превратит свет, поляризованный по кругу, в линейно поляризован­ ный. Аналогичным образом пластинка в V4 волны изменит свойст­ ва эллиптически поляризованного света.

§ 150. Кристаллическая пластинка между «скрещенными» николями

Весьма распространено исследование прозрачных анизотропных веществ путем наблюдения за поведением линейно поляризованного света, падающего на вещество. Чтобы не осложнять задачу, поло­ жим, что речь идет о кристаллической пластинке, вырезанной па­ раллельно оптической оси. Эту пластинку помещают между ни­ колями.

Из поляризатора на пластинку падает линейно поляризованный луч. Удалим пластинку и установим анализатор в скрещенном по­ ложении. Свет не проходит. Теперь поставим на место пластинку — поле просветлело, луч света проходит через систему. Причина может быть лишь одна: кристаллическая пластинка изменила поляриза­ ционное состояние луча, вышедшего из поляризатора. Как именно изменила — это мы выясним с помощью анализатора: если при вра­ щении анализатора мы найдем новое положение темноты, то это значит, что кристаллическая пластинка изменила направление колебания луча, но оставила его линейно поляризованным. Если вращение анализатора не меняет интенсивность света, то это значит, что пластинка превратила линейно поляризованный свет в свет, поляризованный по кругу. Наконец, если погасить свет вращением анализатора или пластинки не удается, но интенсивность света ме­ няется при вращении, то это значит, что пластинка создала эллип­ тически поляризованный свет.