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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.07.2024

Просмотров: 150

Скачиваний: 7

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

- 136

-

,

Мы рассмотрим только один простейший случай.

Пусть одноосная пластинка вырезана

так,

что ее преломляющая поверх­

ность перпендикулярна оптической оси. Будем освещать пластинку пуч­ ком поляризованных сходящихся лучей. Для получения интерференции употребляется схема, изображенная на рис. 46 .

Источником света слунит

широкая поверхность

.находяща­

яся' в фекальной плоскости линзы

(подобно тому,,

как ото де­

лается для. наблюдения кривых одинакового наклона в изотропных плас­ тинках). Широкий пучек лучей, исходящий из лабой точки светящей- •

ся поверхности, превращается линзой

 

в параллельный, пучек

 

данного

наклона,

который линзой

собирается

на экране

.

помещенном в

ее

фокальной

плоскости.

 

 

Буквами

<Р ,М

и

J t

на рис.

обозначены

соответственно

 

поляризатор, кристаллическая пластинка и анализатор.

 

Случай падения лучей наклонно на пластинку,

вырезанную перпенди-

г

кулярно

оптической оси,изобраыен на рис.47.

3 кристаллической

 

пластинке будут распространятся дзе волны с разными скоростями.

Обыкновенный и необыкновенный лучи в кристалле идут не параллель­ но.

Разность хода будет зависеть от угла падения лучей. Ее цокно найти из. рис. 47 .


-/137 -

Луч света, идущий в кристалле под углон Y ' к нормали,

проходит в пластинке путь £> , равный

cL .

C o & V ' *

Тогда разность фаз между лучами будет

й 9 - Щ ^ ( п , - п 0).

Или

Все лучи, падающие под

одним и тем не углом

Ü , имеют одну и

ту же разность фаз и,

следовательно,

дадут одну и ту не интер­

ференционную картину.

Если ось пучка

света,

падающего на плас­

тинку, перпендикулярна

к пластинке,

то нужно ожидать появления

интерференционных колец. Однако, дело этим не ограничится. Карти-

на будет более сложная.

Рассмотрим более детально картину интерференции. На рис. 48 изображен пучек поляризованных лучей, падающих на пластику.

Оптическая ось пластинки пустъ будет ОМ,Пусть плоскость^

чертежа будет плоскостью главного сечения николя-п оляри затора.

Тогда все выходящие из него лучк имеют колебания, параллельные '

\плоскости чертежа. Это очень важно помнить при разборе интерфе­ ренционной картины.

I

- 138 -

Рассмотрим лучи, распространяющиеся в вертикальной плос­ кости. Представителем их является луч 0 £ , . Плоскостьв главного сечения пластинки для этого луча; будет плоскость чертена О І Д

Колебания в луче дбват в плоскости ^главного сечения пластинки.

Поэтому лн пройдет пластинку как:яеобыкновенный луч без разделения

на два луча. Интерференция будет

отсутствовать, и, если Николи

поставлегік на

темноту,

то на экране будет

темное пятно.

Так как

о т о имеет шесто для всех лучей, лежащих в

вертикальной

плоскости,

то на экране получится вертикальная темная полоса.

 

Рассмотрим, лучи, идущие'в горизонтальной плоскости, нап­

ример, 0 L

. Для них плоскость®

главного сечения плас'тинки будет

плоскость

0 1 г М ,

т .е . плоскость,

перпендикулярная

чертежу.

Колебания

в луче

лекат в плоскости главного сечения нйколя-

поляризатора, т .е . в вертикальной

плоскости.

 

Следовательно,

колебания

в луче

О А перпендикулярны

плоскости

главного сечения пластинки, к луч пройдет пластинку как

обыкновенный без разделения. Опять интерференции не будет. Это


-ІЪ 9 -

относится ко всей лучам, распространяющийся в горизонтальной плос­ кости. На экране получится черная горизонтальная полоса.

Итак,' получится черный крест.

Рассмотрим луч Däß.^, идущий в наклонной

плоокости d l s M .

Зта заштрихованная на рис.48 плоскость является

для этого луча

плоскостью главного сечения.' Колебания в луче лежат в вертикальной

плоскости.

Луч

О

/ , должен в пластинке разделиться на два луча,

в одном из

которых колебания лежат в плоскости 0 £ ЬМ (необык­

новенный луч),

а

во втором - перпендикулярно. этой плоскости. Эти

два луча,будучи приведены никоден-анализатором к одному направле­

нно колебаний, буду* интерферировать. Для кощгса лучей, падающих на пластинку под одним и тем же углом, получится окружность, окрас­

ка которой будет зависеть от угла падений. Для других растворов ко­

нуса получатся округлости другой окраски. В конечной итоге интер­

ференционная картина будет представлять систему цветных колец, пе­ ресеченных темным црестои.Цря повороте николя-анализатора на 90°

цвет колец будет изменяться на дополнительный, а черный крест превращаться в- белый.

Если пластинка вырезана параллельно оптической оси, то

получаются цветные кривые, похожие на лперболы.

Ин не будеы разбирать случайдвуосдах кристаллов ввиду

его гсд'ояноста. Приведен только фотографии интерференционной кар­ тины. На рис.39 приведена картина згатерференцаи в сходящихся лу­ чах в одноосной нршгтаяле, н&реза-ннон перпендикулярно оптической беи. ЕпсЛО изображает картину’ в сходящихся лудах для двуосного кристалла, причем биссектриса утла нейду оптическими осями перпен­ дикулярна к .пластинке. Наконец, рис.51 относится к случав, когда двуосная лластішка вырезана перпендикулярно одной'-из оптических осей.^моуяки заимствованы из Е 93. Все три случая соответствуют


- 140 -

скрещенный никодни. По таким характерным картинам можно установить,

является - ли кристалл одно - или двуосным и как ориентированы его оси. Такие фигуры широко используется минералогами для анализа ми-

Для получения хороших фигур при интерференции в сходя­ щихся лучах нужно соблюдать некоторые условия.

Первое из этих условий заклинается в правильном подборе толщины

•пластинки. Этот вопрос был подробно рассмотрен для случая интерфе­

ренции в параллельных лучах. В слишком тонких пластинках в поле

зрения может Ее оказаться пи одного интерференционного кольца. В

слишком толстой пластинке кольца (или другие кривые одинаковой разности хода) могут быть расположены так тесно, что максимумы и минимумы сольются.

Второе условие связано с т: и, что хотя поверхности двух волн, обыкновенной и необыкновенной, параллельны, однако, соответ­

ствующие им лучи в пластинке непараллельны. Хотя по выходе из плас

тивки лучи окажутся параллельными, но они будут смещены друг отно­ сительно друга. Для интерференции же необходимо, чтобы пучки обык­

новенных и необыкновенных лучей перекрывались. Поэтому необходимо употребл'ть широкие пучки падающих на Пластинку лучей. Сфокусиро-

■staAndS на экране, они будут интерферировать. Отсюда следует, что

в качестве источника света необходимо взять светящуюся поверхность достаточно большой протяженности, помещенную в фокальной плоскос-

ти'первой линзы.

Наконец; для увеличения интенсивности и для того, чтобы получить достаточно большое число кривых одинакового наклона,

нужно большое увеличение микроскопа (достоточно большой диапазон углов падения).

Очевидно, что эта методика походит на методику получения кривых одинакового наклона в тонких пластинках

§ 2 7 . Применение_поляризованных лучей.

 

Поляризованные лучи имеют огромное число,

применений, о

чем уже упоииналрсь в § 23.

 

 

I . Рассмотрим некоторые из них. Мы для этой

цели

воспользовались

прекрасной книгой іерклиффа "Поляризованный

сзе т " . В ней приве­

дена библиография из 527 названий.

 

 


- 142 -

Как в науке, так и в практике приходится часто применять

регулирование интенсивности света. Для этой цели удобно применять либо два поляроида, либо два николя. Такое устройство удобно, так

как интенсивность

можно изменять

очень плавно, причем в огромное

число раз.

 

 

 

 

Из бытовых применений упомянем оснащение^кон вагонов и

судов парами поляроидов. Вращая

один из них,

пассажир может полу­

чить желаемее освещение.

 

 

В 1938 г .

впервые

в США были применены такие

устройства в вагонах

железной дороги,

а в 1953 г . на

океанских судах США.

Пара поляроидов применяется в солнечных очках, в секстан­

тах для уменьшения яркости солнечного диска,

при фотографировании

с искусственным освещением.

 

 

Изменение

интенсивности основано

на законе Малю.

2. Полезным прибором является поляризационный фотометр и спектро­ фотометр. Эти приборы служат для измерения коэффициента поглощения

интегрального или в различны* участках спектра.' Спектрофотометр

представляет

собой спектрометр, снабженный двумя николями. Один из

них закрывает

все поле зрения, а другой - только половину*. Один из

николей можно

вращать, причем угол поворота отсчитывается на лим­

бе. Прибор снабжен ширмой для выделения необходимых частей спек­ тра. Кювета с жидкостью или пластинка изучаемого вещества должна

закрывать только половину поля зрения.

Другая половина закрыта николем. Раздвинув ширму, можно сначала

осмотреть весь спектр и выяснить, в каких участках имеются полосы поглощения. Затем,выделить один из этих участков ширмой и скомпен-

сировать уменьшение интенсивности от поглотителя в нижней части

поля

зрения при помощи вращения николя, закрывающего верхнюю

часть

поля зрения. Тогда, очевидно, имеем:

-

ШИОШ* U X C R L