Файл: Большанина М.А. Распространение света в анизотропных средах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 153
Скачиваний: 7
|
|
|
|
- 108 - |
|
Если |
окажется, что |
такие два луча распространяется по одному |
|||
и тому |
же |
направлению, |
как это |
описано в § 20 п ,^, |
то при сложе |
нии их |
будут получаться |
эллипсы |
с быстро меняющийся |
отношением |
|
осей. Следовательно, эллиптической поляризации не получится, о чем было упомянуто в § 2 0 .
Обратим еще внимание на то, что пучек естественных лучей не сет волны не от одного осциллятора, а от множества их. В резу.ть-f
тате наложения всех этих волн мы получим нечто вроде естественно
го луча. Имеются все-таки интересные отличия от естественного луча,
на которых мы здесь не |
устанавливаемся [б"]. |
|
||
§ 2 2 . Пластинщі_в_четверть волны |
и полволны. |
|
||
Эллиптическая _и_циркулярная_п оляриза ция. |
|
|||
В § 20 мы показали, |
что при нормальном, падении параллельных |
|||
поляризованных jty-чей на |
пластинку, вырезанную параллельно опти |
|||
ческой оси, из нее выходит в общем*случае |
эллиптически поляризо |
|||
ванный луч. |
|
|
|
|
Ч |
|
|
|
|
В § 2 1 мы выяснили |
причину, по которой эллиптическая поляри |
|||
зация не получается при падении естественнсго луча. |
|
|||
О^ень важным является возможность получения разности |
фаз . |
|||
при помощи такой пластинки, что используется в различных |
компен- * |
|||
саторах. Эллиптическая |
и круговая поляризация также находит себе |
|||
применение. Поэтому следует рассмотреть этот вопрос подробнее. |
||||
Особый интерес представляют так называемые пластинки |
в * . |
|||
четверть волны и подволны. В 'них разность фаз между. обвкнозен- |
||||
|
/5 р |
/77~ |
|
|
ным и необыкновенным лучами равна |
/Z |
и J /L . Рассмотрим ііх |
||
подробнее. |
|
|
' ч |
" |
Пусть разность фаз |
обыкновенного |
и необыкновенного лучей |
||
|
|
|
- 109 - |
|
будет |
равна |
. Из формулы (68) |
можно вычислить толщину плас |
|
тинки |
d. . Получки: |
|
|
|
|
|
J . L |
. |
. |
|
|
4 |
( П е - П о ) |
|
Толщина пластинки в четверть волны слишком мала,и работать с ней неудобно. Если прибавить к разности хода ■ЛА любое целое число волн, то результат сложения колебаний не изменится. Поэтому тол-
-\
щину пластинки модно'взятъ равной.
Ѵ = / / 7 7 - ^ Д |
- ^ — |
• |
л г/ |
|
|
|
г7е - П о |
/W-. |
|
Что же дает такая пластинка ? |
При разности фаз /2 |
или j -/Z |
||
в результате |
сложения получается эллипс, |
отнесенный |
к своим |
|
- главным осям, |
т . е . направление |
колебаний |
необыкновенного луча |
|
в плоскости глазного сечения и |
направление колебаний |
перпендику |
||||
лярно плоскости главного сечения будут осями эллипса |
(ри с.320 . |
|||||
Конец вектора |
с& |
в волне описывает эллипс против часовой стре |
||||
ки |
(мы считаем |
fig |
">/2о ) при |
разности фаз z / z |
(рис.31а) и |
|
по |
часовой стрелке |
при разности |
фаз 3% /z ' (рис,32.&).. |
|||
Рис. 32.
- ІЮ -
Если направление колебаний в падающем поляризованной луче составляет угол ■ Р е 4 5 ' с глазниц сечением кристаллической пластинки, то амплитуды обыкновенного и необыкновенного лучей будут равны. Если толщина пластинки соответствует четверти или треи четвертям длина волна, то при слезении обыкновенного и не обыкновенного лучеП вместо эллипса получится окрУзность, т .е .
получится луч, поляризованный по кругу, с вращением против часо вой стрелки в первой случае и по часовой стрелке во втором. На Судеи называть такие лучи циркулярно поляризованными.
іітак, пластинка в Л/4 дает или эллиптически или цирку
лярно |
поляризованные лучи. |
|
Рассмотрим пластинку |
в лолволяы. В такой пластинке разность фаз |
|
иевду |
обыкновенный а |
необыкновенным лучами равна X . |
Найдем толщину такой пластинки. Она, очевидно, равна
d -(m -h £)-Л nt-по
При слонении двух взаимно перпендикулярных гармонических
колебаний |
с |
разностью фаз, |
равной |
Ж ) |
получается, как извест |
||||
но, линейно, псляризсзанное |
колебание, вектор |
которого лезит во |
|||||||
второй четверти. Таким образом, пластинка в |
полволны дает |
разность |
|||||||
'Ж |
и из, нее выходит линейно |
поляризованный луч, |
колебания |
||||||
в котором |
повернуты на угол |
Z У |
против часовой |
стрелки |
по от |
||||
ношения к |
колебаниям падающего луча(рис. |
33). Здесь |
Р |
, |
как |
||||
и раньше, |
угол мекду направлением колебаний в падающем луче и |
||||||||
плоскостьв |
глазного сечения. |
|
|
|
X |
|
|
||
Итак, |
пластинка Л/г |
создает разность фаз |
|
а пово |
|||||
рачивает |
колебания на угол |
Z V |
против |
часовой стрелки |
(клк |
||||
на Х - М |
|
по часовой стрелке). |
|
|
|
|
|
|
|
\
- I l l -
§ 23. |
Поляризаторы^ |
|
||
ч |
|
|
|
|
Поляризованные лучи находят сотни различных практических и |
|
|||
научных применений. Мы здебь назовем только некоторые из них. |
|
|||
Широкое применение получили различные типы поляриметров, дащих> |
|
|||
возможность определять концентрации многих вращающих плоскость |
|
|||
поляризации веществ, н том числе |
в фармацевтической и сахарова |
|
||
ренной. промышленности. |
|
|
|
|
Поляризационный микроскоп слуаит |
в минералогии, для анализа |
* |
||
минералов, в химии, в биологии. |
|
. |
|
|
Поляризационные устройства употребляются в фазовоконтрастных и |
|
|||
интерференционных микроскопах, в |
стериоскопическом кино, для ре- |
|||
• * |
|
|
|
|
гулировки интенсивности света,- Нирокое применение получил опти |
|
|||
ческий затвор Керра. Очень, удобны в. употреблении поляризационные |
|
|||
фотометры и .спектрофотометры. Наконец, большое практическое при |
|
|||
менение нашел метод изучения упругих |
напряжений при помощи поля- |
’ |
||
ризованных лучей. |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
Уже эти немногие примеры показывают важность получения и |
|
|||
анализа поляризованных лучей. |
|
|
|
|
3 этом параграфе-мы |
опишем приборы; называемые поляриза- |
|
||
- IE -
торами, основанными на двойном лучепреломлении.
Широкое применение нашли для получения и анализа поляризозаі них лучей кристаллы исландского или полевого шпата, основные сведе
ния о котором приведены в § Іб .
Рассмотрим более подробно его сзойстза.
Исландский лшат имеет гексагональную решетку. Оптической
осью является зеркальная ось симметрии б-го порядка. Кристаллы
имеют совершенную спайность, в результате чего из гексагонального кристалла легко выколоть ромбоэдр. Часто и в натуре кристаллы
встречаются в виде ромбоэдров или палочек с ромбическим сечением.
Если |
получился |
в результате скола ромбоэдр |
со всеми равны- |
|
ми ребрами, |
то в |
|
•Г |
|
нем нетрудно отыскать главную оптическую ось |
||||
(ри с.S4). Нуано |
найти |
две противоположных вершины, |
где сходятся |
|
три грани с тупыми углами. Главная оптическая ось проходит через эти вершины. Полезно для демонстраций иметь модель гексагональной
решетки и в нее включенный ромбоэдр. Тогда будет;' хорошо видно,
что оптическая ось ромбоэдра совпадает с осью б-го порядка гекса
гональной призмы. I ' '
' Тис. 3Ч
/
- из -
В кристалле через каждую точйу можно провести оптическую
ось, параллельную главной оптической оси.
Если сделать срезы, перпендикулярные главной оптической
оси, то можно показать, что |
неполяризованный луч, падающий |
па |
||||
раллельно |
оптической оси, не |
разделяется на два |
и выходит |
из |
|
|
кристалла |
также неполяризованный. |
|
|
|
|
|
Преимуществом кристалла исландского шпата |
является |
его |
|
|||
прозрачность в интервале длин волн от 1,8 |
|
о |
большая |
|||
ик до 240С .А, |
||||||
разница показателей преломления, например, |
для желтой линки |
нат |
||||
рия п 0 - |
п . ' Кі ,658 - 1,486 * 0 ,j7 2 . Как в фиолетовой, |
так |
и в |
|||
красной областях спектра эта разница так де велика. Наконец, ис-
лщвдский млат встречается в природе.в виде больших прозрачных кристаллов. У нас найдено месторокдение великолепных,очень боль ших кристаллов исландского шпата.
Но разнице показателей преломления хорошо подошла бы нат ронная селитра, у которой & IX »0,2485. Ее кристаллы монно выращивать искусственно. Во она обладает неприятным свойством —
гигроскопичностью и почти не употребляется.
Кварц,.хотя и удобный материал, но у него слишком мало
дП а ,009 . Поэтому его почти не употребляют для устройства
поляризаторов, но часто делают из него фазовые пдастинни (§ 22) .
Разделение лучей даже при большом А П настолько мало, .
что употреблять кристаллическую пластинку как поляризатор невоз можно. Требуются какие-то специальные устройства или для боль-
жего разделения лучей или для устранения одного из них.
Рассмотрим несколько типов поляризаторов.
а / Призма Николя^
В призме Николя или николе, как мы будем называть ее в дальнейшем, устраняется обыкновенный луч при помощи полного