Файл: Большанина М.А. Распространение света в анизотропных средах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 0
- 58 -
%,i= |
|
tf+(r3 - £ ‘) U ( r ± |
r jj, ö » |
|
где штрихи позволяют |
различить случаи плюс или минус перед £, |
|||
в формуле (57) и получить два значения скорости. |
|
|||
Особый интерес |
представляет собой случай, когда два |
|||
значения |
диэлектрической проницаемости или, что все равно, |
|||
коэффициентов |
оказывается равными друг другу. |
Обратимся ■ |
||
к формуле |
(57). Если |
окажется, что |
^ |
â-, — О, |
=а I . Таким образом, обе оси совпадают с осью У 3 .
Если |
то |
— |
4 ' = 0 |
С з = 0 ■ т . е . , 0бе оси |
совпадают с |
осью .Х і |
|
|
|
Такие кристаллы называются одноосными. В них явления протекают наиболее просто. Мы разберем этот случай-в части П.
Итак, поверхность нормалей позволила'нам открыть целый
ряд интересных закономерностей.
Во-первых, она -дает представление о распределении фазовых
скоростей по различным направлениям в кристалле в соответствии с его диэлектрическими свойствами.
Во-вторых, она позволила открыть существование двух опти ческих осей и показать, что вдоль них волна проходит, оставаясь неполяризованной, и не разделяется на две.
В-третьих, оказалось возможным найти ориентацию этих опти ческих осей и определить угол любой нормали к волне с оптически ми осями.
И, наконец, выяснить'возможность и условия существования одно осных кристаллов.
Обратим внимание читателя на такое .важное обстоятельство.
Иы все время говорили о том, что вдоль нормали распространяются две волны с разными фазовыми скоростями. Однако, это не значит,
|
|
|
|
|
|
|
- |
5? |
|
|
|
|
|
|
|
|
ч т о |
п о |
одному и |
том у |
же |
направлен и ю |
р а с п р о с тр а н я ю тс я |
д в а |
|||||||||
В е д ь |
л у ч |
не |
с о в п а д а е т |
с |
нормалью |
к |
в о л н е ; а |
с о с т а в л я е т |
||||||||
у г о л , |
зави сящ и й |
п о |
( 4 |
8 ) |
о т |
с к о р о с т и . |
С л е д о в а те л ь н о , |
пр |
||||||||
т о й |
же |
нормали |
к волн е |
и разны х |
ф азовы х с к о р о с т я х |
п о л у ч |
||||||||||
д в а |
л у ч а , |
о с та в л я ю щ и е |
различны е |
угл ы |
с |
нормалью, |
и |
р а с |
||||||||
няющиеся с |
|
разным и |
лучевы м и |
с к о р о с т я м и . |
|
|
|
|
|
|||||||
|
Напомним, |
ч т о |
направляю щ ие к о си н у сы |
э т и х |
д в у х |
л у ч е й |
||||||||||
равны п о |
( 4 |
9 ) : |
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
' |
» |
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
£ ’ _■ |
У ' + W - I i |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
(W +Of-Zp- |
|
|
|
|
|
|
t = S , S , 5
t* - »»&«*
и " ( ¥ * + Р ’ У *
Отсюда ясно видно, что одному м тому хе направлению нормали Ск.
соответствуют два различных направления луча. |
|
|||||||
Ответим, |
что по главным направлениям, т .е . по |
»Хд |
||||||
луч совпадает |
с |
нормалью. |
|
- |
|
|
||
В самса» деле, |
поломим |
ег = о |
г;~о. |
|
|
|||
|
<?,=/ |
|
|
|||||
В этом случае, |
как мы видели при анализе овалоида, направления |
|||||||
колебаний векторов 3 |
и $ |
будут совпадать с |
осями |
и |
||||
X j }я |
этм волны будут распространяться соответственно со ско |
|||||||
ростями |
/ і |
* |
&3 • |
|
|
|
|
|
Till IM01J.M одну из волн, так как для другой все |
будет идептич- |
|||||||
Вапример, возьмем волну с |
вектором Ж , |
колебаощимся по |
||||||
оси |
. Для нее |
|
|
|
|
|
Р =0, А=/, Р*=0 и
- |
60 - |
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
$ * = # № * / Ж |
+ * Ж |
= Л „ |
,,, , |
|
Иайдец для нее направление луча, |
подставив |
G f r ^ U u |
Т - Ъ ь |
|
l ~ u f - g ? ) t i t ~ |
i - |
|
|
|
£ b —0 m .K .. £г — 0 * |
|
|
||
- 0 ш. к.. |
£.л = 0 . |
|
|
|
Следовательно, направление луча |
совпадает |
с направлением норма |
||
ли. |
|
|
|
|
Такие же рассуждения можно |
повторить относительно второй волны |
|
с колебаниями вектора $ |
по оси |
и относительно двух дру |
гих главный направления. t |
|
|
§ 1 2 .Jl|^eH&ajuH_BaBHOBafl поверхность.
Поверхность нормалей помогла нам составить представление об иэнененик фазовой скорости в зависимости от направления.
Полезно такой ие прием употребить для лучевой скорости
%, для которой в § 9 было получено уравнение (50)- '
Перепишем здесь это уравнение:
R t f |
- R t f |
. R t i — п |
(60) |
||
t f - ф |
t |
~ r : |
|||
|
|||||
|
Чтобы построить лучевую |
поверхность, будем из некоторой |
|||
точки |
0 проводить радиусы - |
векторы ЛЬ», иыевцие направление |
|||
луча |
( |
а длины их |
возьмем,равными лучевым скорос |
||
тям |
,и |
|
|
|
.Геометрическое место концов этих векторов даст лучевув поверх
ность.
По саыоиу смыслу построі^ий^эта поверхность есть не что лааоЪан эмо л , '
|
|
- 61 |
- |
|
инее как |
поверхность |
s |
|
излучение, |
фронта волны,. В самой деле, |
||||
вышедшее аз* точки 0 . |
, через I |
сек. достигнет лучевой по |
||
верхности. |
Следовательно, она должна быть названа |
волновой по |
верхностно. Именно ев нужно пользоваться при построении прелом ленных, лучей по методу Гюйгенса. Касательная плоскость, прове денная, к такой, шаветаности, или, вернее, касательная плотность,
проведенная |
к; системе таких поверхностей, образовавшихся к дан |
||||||||
ному моменту около различных излу авщих |
точек, даст |
преломлен |
|||||||
ною зяяну. |
Следовательно, лучевая поверхность ймеет исключите |
||||||||
льно ванное |
значение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Запишем уравнение лучевой поверхности, |
учтя, |
что любой |
|||||||
e s радиус - |
вектор, |
проведенный из |
точки |
О |
, |
имеет |
направ- |
||
ЛіЗЕЗЕЕБ ЛІ$‘ЧЗі. |
|
м и н у . ^ ң у в |
% |
. В |
(60) |
вместо ^S |
|||
езжетзет* |
, г вместо ^ |
|
. Получим |
|
|
|
|
||
A f t ? |
t |
і і х . і |
, |
& x f |
_ |
о |
|
(62) |
|
Т = ѵ - |
£ £ - г г |
|
А і - Ѵ |
~ и |
|
||||
|
|
|
ш
йссіедіем сечения этой двуполостной псверхности координатными плоскостями.
I ) досмотрим случай, когда лучи распространяются из точ ка Öв координатной плоскости Лдя них t= 0 »
х, = 0 .
Вэтом случае уравнение распадается на д а
i - l + i t l - 'i . j i h h - О
ß+ ^ 'Q :. ■ - •
Первое 'уравнение после небольших алгебраических преобразо ваній получает вид
|
|
• 62 |
- |
|
. |
-£& |
I . А£ -5З - _ |
||
» |
Ж |
+ |
0 . |
|
с радиусои / , И эллипс.с полу- |
||||
Итак, в |
сечении получился круг |
ОСЯМИ
2)Пусть лучи распространяются в плоскости
іг = 0 ,
Вэтом случае таким же путем получим два уравнения
Ц - ' і ^ О |
|
|
— |
-f - |
' |
|
— Л |
|
|
||
|
|
|
T T |
|
PZ — U. |
|
|
||||
Получаются две |
кривые: |
окружность |
с |
радиусом |
Л |
и |
эллипс с |
||||
полуосями |
V. |
, |
как |
это изображено |
на рис.14. |
При этой |
|||||
окружность и эллипс пересекаются, |
т .е . |
имеются два |
таких направ |
||||||||
ления 6 В ‘ . |
в , 5 ,, |
по которым |
обе |
волны распространяются с |
|||||||
одной и той же |
скоростью |
ß z |
|
• Эти |
направления называются опти |
ческими осями І-го рода.