Файл: Большанина М.А. Распространение света в анизотропных средах.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.07.2024

Просмотров: 135

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- - 114 -

внутреннего "отражения. Для этого призматический достаточно длкннм кристалл исландского шпата разрезается определенным образом (так,

чтобы создать условия для полного внутреннего отражения на плос­ кости разреза) и склеивается канадским бальзамом (рис.-35),

Канадский бальзам обладает показателем преломления

П- = і ,550,

нен-ьшим показателя преломления исландского шпата для обыкновенно­ го луча ( Л . 0 =1,658) и большим наименьшего показателя преломленіе для необыкновенного луча ( а е -і,4еб).

Разрез

призмы производится под углом 22° к ее ребру, как указа­

но на

рис. Зь Угол у вершины А , равный у кристалла 70°52 ,

сошлифовывается до 68° для обеспечения полного внутреннего от­ ражения обыкновенного луча от слоя канадского бальзама.

Луч света, падавщий параллельно ребру А С

разделяется

на два луча. Для обыкновенного луча угол падения

на плоскость

разреза оказывается больше предельного и он испытывает полное внутреннее отражение.от слоя канадского бальзама ж гасится

-

/

т

I I 5

зачерненной стенкой призмы.

 

 

Для необыкновенного луча показатель преломления канадского баль-

заиа больше, чей исландского шпата, поэтому луч проходит слой

бальзама как плоско параллельную пластинку и выходит из кристал­

ла параллельно падающему лучу. Заметим,

что показатель преломле­

ния необыкновенного луча,

распространяющегося

вдоль-

ребра приз­

мы Николя,

равен

не

1,486,

а 1,516.

 

 

 

 

Если лучи падают

на

николь не параллелын^ ребру призмы,-

то может

оказаться,

что

обыкновенный луч

попадает

на

плоскость

разреза

под углом

меньше предельного. Поэтому раствор лучей, па­

дающих на николь,

не

должен превышать 25° - 28°,

что

неудобно.

Крэме того,

большие

и достаточно длинные

кристаллы

встречаются

редко.'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Маленькое поле зрения,

неперпепдикулярность лучей

к

преломляющей

поверхности - все эти недостатки привели

к тому, что

в настоящее

время призма Николя почти

не употребляется. Но .она

очень удобна

и наглядна для преподавания и для разъяснения действия поляриза­ тора и анализатора.

в) Призма_Аренса.

Вместо призмы Николя в настоящее время для видимой облас­ ти спектра употребляют поляризатор Аренса. Он состоит из трёх прямоугольных призм из исландского шпата, скеенных канадским баль­ замом в виде прямоугольного блока (рис.36). Направление оптичес­ кой оси у всех трех призм одинаково и параллельно преломляющей поверхности. При нормальном падении лучей они в призмах не раз­ деляются, как мы видели в § 20, но идут с разными скоростями до разреза.. Тут обыкновенный луч претерпевает полное внутреннее

отражение и гасится на гранях поглощением, а необыкновенный луч,

поскольку, его колебания дедат в плоскости главного сечения



- II6 -

HeoSown.

луги

'’&'Ъ

Рис. зв второй призмы, не разделяется на два и распространяется во второй

призме как необыкновенный луч и выходит параллельно падающим лучам так как обе призмы из одного и того же вещества и имеют одно и то же главное сечение.

Поляризующая способность, т .е . степень поляризации поляри­

затора Аренса,равна 0,99999 . 7 него

большой рабочий интервал уг­

лов. Поверхность перпендикулярна падающим лучам. Все эти удобст­

ва привели к широкому использованию

этого поляризатора.

с) Призма_Роиова.

Призма Рошона склеена из двух призм исландского шпата

(рис. 37) с взаимно перпендикулярным расположением оптических осей

------------; ' * ■.-------------------- -----------------------------------------

/

Призма Волластона

Призма Рошона

Рис. ЗТ

Рщс. Зв

Ба рис.3 7 Іоси указаны штриховкой и точками.

В первой призме лучи идут вдоль оптической

оси и- поэтому

не разделяются на два. Показатель преломления их

равен показате­

лю преломления обыкновенного луча. Во второй призме луч, колеба­

ния которого перпендикулярны оптической оси, является обыкновен­

ным, имеет такой же показатель преломления, что и в первой приз­ ме, поэтому на поверхности раздела не преломляется. Второй луч,

колебания в котором параллельны оптической оси второй призмы, бу­ дет распространяться как необыкновенный, следовательно, с меньшим

показателен преломления, чем в

первой призме; поэтому он будет

отклоняться к вершине призмы.

В этой призме, следовательно, cbx-

раняются оба луча.

 

 

 

а ) Призма_Волластона.

 

 

 

В призме Волластона расхождение лучей еще больше,

чем в •

призме Рошона. В первой призме

(рис.З В оба луча идут в

одном

н

том же направлении, но с разными показателями преломления (см.

§

20) , причем обыкновенный луч

с большим показателем преломле­

ния. Во второй призме обыкновенный луч распространяется как не­ обыкновенный, ■так как колебания в нем оказываются параллельными оптической оси второй призмы (на ри с.ЗВ помечены точками). Пока­ затель преломления его во второй призме оказывается меньше, чем в первой и он отклоняется к вершине призмы. Второй луч проходит во второй призме как обыкновенный (а в первой он шел как необык­ новенный), его показатель преломления увеличивается при перехо­ д е во вторую призму, и он отклоняется к основанию призмы. Рас­

хождение лучей, конечно, не такое большое, как для наглядности. ^

.указано на рисунке, так как разница показателей преломления не­

велика.

'-Существует множество других различных поляризаторов из исландс-


 

 

-

II8 -

 

кого шпата,

иногда в комбинации с другими

веществами, например,

со стеклом.

Мы их описывать не

будем.

 

в)

Поляроиды.'

 

 

Для

тех случаев, когда

не требуется

высокая степень поляри­

зации, широкое распространен приобрели так называемые поляроиды.

Действие их основано на явлении дихроизма: один "из лучей устраняет­

ся благодаря очень сильному его поглощению в кристаллах поляроида.

Попытки искусственно вырастить большие дихроичные кристаллы .не

увенчались успехом. В 1928 г . Ленд, тогда еще студент Гарвардского колледжа, предлояил пленочный поляризатор, состоящим из большого

числа упорядоченно расположенных дихроичных субмикрокристалликов,

внедренных в прозрачный материал с тем яе приблизительно показа­ телем преломления (для снижения рассеяния света). В качестве дих­ роичных кристаллов были употреблены иглообразные кристаллики гера-

патита (периодидсульфат хинина). Наибольшая Главная ось поглощения параллельна длинной оса кристалла. Правильная ориентация игл дос­ тигается растяжением пленки. Эти поляроиды в настоящее время поч­ ти не используются из-за дефицита хинина.

Предложено большое число микрокристаллических поляроидов

с другими дихроичными кристаллами. Однако, наиболее распростра­

ненными в настоящее время являются пленочные поляроиды молеку­ лярного типа.

В этих поляроидах используются длинные' тонкие дихроичные молеку­ лы. Ось их поглощения совпадает с длинной осью молекулы. Есть много способов добиться их упорядоченного расположения. К числу

дихроичных молекул

относятся молекулы многих красителей,

неко­

торые органические

молекулы и 'т .п .

*

Наиболее распространенный поляроид W -типа сделан

из со­

держащей йод пленки

поливинилового спирта^

растянутой в

 

опреде-


- II9 - .

ленном направлении. Действующими является подвиниловые комплек­

сы.

*

В поляроидах К.

-типа добивается не присоединения к моле­

куле поливинилового спирта других атомов, а, наоборот, отщеп­ ления от нее некоторого числа атомов кислорода и двойного числа атомов водорода. В результате в пленке поливинилового спирта,

дихроичного самого по себе, появляется дихроичные, молекулы поли­ винилена. Для упорядочения дихроичных молекул пленка растягивает­ ся.

По пленочным поляроидам имеется очень большое число патен­

тов.

Большим преимуществом поляроидов является возможность по-

лучения их в виде листов лвбых размеров вплоть до Іх І н2 . Поля­ роиды нашли’ большие практические применения.

§ 24. Анализ^оляризованного_света^

Лсбой поляризатор, пропускавший один, тип лучей, может слу­ жить и анализатором. В настоящем параграфе мы рассмотрим, как осуществляется анализ лучей. Проще всего ото сделать, используя иикожь.

Предположим,, что требуется узнать поляризован свет или нет. Пропустим его через призму Нйкодя. Бели это естественный свет,-’т.о в николе он разделится на обыкновенный и необыкновен­ ный пучки одинаковой интенсивности независимо от расположения плоскости главного сечения николя.

Как мы видели, из николя выйдет необыкновенный туч, ин­ тенсивность которого будет равна половине интенсивности падаю­ щего света. Как бы'мы ни вращали наколь вокруг его оси.

 

- 120

-

 

интенсивность света,

вышедшего из николя,

не будет меняться.

Другая картина получится, если свет

будет линейно поляри­

зован. Для получения

поляризованного луча

естественный свет

пропустим через ниноль - поляризатор

3*

, а для его анализа -

Рис. 39

Из николя-поляризатора выйдут лучи с колебаниями, лежащи­ ми в плоскости его главного сечения. Изобразюг плоскость колебаний лучей, как это мы делали в § 21 (рисЛф ). Пусть 3*3* -след се­

чения этой плоскости плоскостью главного сечения поляризатора.

Направление колебаний в падающем на ңикбль-анализатор луче сов­ падает с 9 9 . На рис. 40а, 40в, 40с J ^ -^изображает след

плоскости главного сечения николя-анализатора и в то хе время

направление

колебаний,

которые он может пропускать.

 

 

Обозначим через

@-і амплитуду луча, вңшедшего из поляри­

затора

3*

, и через 31 его

интенсивность.

Через Q-t обоз­

начим амплитуду луча,

вышедшего

из анализатора,

и через ^

его

интенсивность. Если плоскость главного сечения тнсоля-анализа- '

тора А Л

совпадает с плоскостью главного сечения николя-пояя-

ризатора

99 ', или, что все равно,

с направлением колебаний

падающего

на анализатор поляризованного луча, то анализатор про­

пустит эти

колебания полностью (если пренебречь небалыпи

поглощением) и, следовательно,

и