Файл: Большанина М.А. Распространение света в анизотропных средах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 128
Скачиваний: 0
Пусть интенсивность света, Задающего на кювету, будет равна Уо
Тогда |
до компенсации |
|
j / |
ы |
|
||
|
|
'У о |
__ |
|
|||
|
|
•JS e/u x .'tatr-/ |
£ |
J o , |
|
||
|
|
У . |
_ |
£ |
_ V ^ . |
||
|
ß |
ниъсн. Части |
— |
£ |
|||
где |
- коэффициент поглощения |
и |
OL -толщина поглощающего |
||||
слоя. |
|
|
|
|
|
|
|
После |
компенсации при помощи нико. |
: получится |
|||||
|
|
У/efiSM. части |
|
|
|
|
tСоУ-cL - ІУ0СаУъС. |
|
|
=■ Уве/хн. гости |
|||||
Отсюда |
следует |
|
|
|
|
- м |
|
|
|
І У о Ш |
^ |
- І У |
|||
|
|
е |
|||||
Ез этого выражения можно найти |
|
|
. |
|
|||
3. |
Поляроиды можно.применить для |
световой блокировки. Свет фар |
встречного транспорта слепит глаза шофера. Для устранения этого можно сделать смотровое стекло из поляроида с одним направлением
оси, а для фар употребить поляроиды с |
осью перпендикулярной |
к |
||
первому. |
Дорога, освещаемая фарами, |
будет видна шоферу, так |
как |
|
. |
|
, |
|
|
при рассеянии свет деполяризуется. |
|
|
||
|
Лучшей.'является другая схема. |
Оси поляроидов и ветрового |
||
стекла и фар устанавливают параллельно |
.фуг другу под углом |
45° |
к горизонту. Тогда оси 'поляроида фар встречного автомобиля будут перпендикулярны относительно ветрового поляроида первого автомоби ля, и свет фар не будет виден.
Поляроиды до сих пор не нашли практического применения в автомобильной промышленности по ряду причин.
4 . Одним поляроидов можно воспользоваться для устранения бликов,
получающихся при отражении света от объектов, например от воды,
при фотографировании - от некоторых объектов. Отраженные лучи,
как известно, поляризованы, и, если фотокамеру оснастить поляро идом, JTO блики устраняются. Такими камерами можно фотографировать подводные объекты с самолета. •
-144 -
5.Существует система стереокино, где два изображения для двух глаз пропускаются через два поляроида с*
осями, а |
зрители снабжаются очками из поляроида, причем так, что |
бы левый |
глаз -видел только левое изображение, а правый - правое. |
У Шерклиффа указано еще множество различных применений,
на которых мы здесь не останавливаемся.
6 . Рассмотрим еще устройство одного очень важного прибора - поляри
зационного микроскопа, служащего для наблюдения интерференции по
ляризованных лучей, он представляет |
собою микроскоп, |
снабженный |
двумя николями. Схема его приведена |
на рис.52. |
; |
|
/ - |
145 - |
|
|
|
’представляет coöob исследуемый объект. Остальныцчасти ясны |
|||
из |
рисунка. Объект можно рассматривать как’в параллельных, |
так и |
||
в |
сходящихся лучах. Если пластинка |
-^ -^ п р е д с т а в л я е т |
собой |
шлиф |
минерала, то по получавшейся интерференционной картине |
можно выяс |
|||
нить, является-ли минерал двупреломлявщиы,. одноили двуосным, |
каково расположение осей. Если воспользоваться компенсатором, то,
зная толщину шлифа, можно опредедить-разность показателей прелом
ления |
а, значит, в совокупности: с другими признаками |
опознать минерал. |
|
|
Поляризационный микроскоп широко употребляется в минерало |
гии в |
поисках полезных ископаемых. Многие минералы обладают двойным |
лучепреломлением.-В пробе с породой в темном поле крупинки мине рала кажутся светлыми или окрашенными. До их количеству можно су
дить. о содержании минерала в породе.
При изготовлении абразивных материалов на основе корунда
*
и карборунда очень важно определить в них количество разных меха нических примесей, обычно портящих абразив. Это можно сделать,
воспользовавшись поляризационный микроскопом.
..... -П о,цвету тонких анизотропных пленок модно определить их толщину, зная Л 12. для них и воспользовавшись компенсатором.
Поляризационный .микроскоп дает интересные сведения о при-
роде анизотропии в полимерах, в органических.волокнах и пленках,
в_ аидких кристаллах. Если жидкость состоит из длинных цепочечных
молекул, то при ламинарном течении такие .молекулы стремятся расположиться своими длинными осями.перпендикулярно градиенту
скорости и жидкость становится анизотропной. Изучение анизотро пии текущей жидкости дает сведения о природе се -молекул. Двойным
лучепреломлением обладают биологические объекты,- в том |
числе |
|
и кнетка. . |
■. . |
|
7 . .До изобретения.рентгеновского структурного анализа |
изучение |
- 146 -
анизотропии кристаллов было одним из существенных средств изучения структуры. В наотоящее время оптический метод отошел на второй план,
как более трудоемкий и дающий меньшую информацию. Однако он все еще остается во многих случаях полезным. В частности, иногда рент
геновский анализ дает неоднозначные результаты. Оптический анализ
анизотропии помогает выбрать из нескольких возможных структур
V
одну. Расчет оптических постоянных служит хорошей проверкой пра вильности определения кристаллической структуры.
8 . Очень важные практические применения нашел фотоупругий анализ механических'напряжений, описанный в следующем параграфе.
9. Наконец, анизотропия под..действием электрического поля (элек
трические явления^также описанная ниже,' имеет многочисленные
практические ..и научные применения. -
• § 28. Искусственная анизотропия.JSoToynpyrocTb^
Изотропное тело под некоторыми внешними воздействиями
может сделаться анизотропным. Наиболее известными являются дей- ,
ствия механических напряжений и электрического поля.
Анизотропными могут'стать*как аморфные вещества, так и изотропные
кристаллы. Может также измениться характер анизотропии анизотроп ных кристаллов.
В этом параграфе мы рассмотрим анизотропию под действием механических напряжений как внешних, так и внутренних. Это явле
ние аолучило название фотоупругости.
ДеформациялшДдДееттвием напряжений приводит к анизотро пии расстояний между ионами или атомами в анфорном теле и, в ре
зультате, к анизотропии диэлектрической проницаемости. |
Тело ста |
||
новится двупредоалявщим. |
. |
• |
. |
Прежде чем рассмотреть |
закономерности искусственного |
двойного лучепреломления, необходимо дать понятие о напряденном состоянии.
- 147 -
Около данной точки тела, в которой мы хотин охарактеризо вать напряженное состояние, строится элементарный куб с гранями,
параллельными координатным плоскостям. Можно показать, что действие
других частей образца на куб сводится к трем нормальным напряжени
ям б ц |
. |
6 ^ 2 и |
|
, действующим перпендикулярно граням куба,/ |
||||||
и шести касательным |
напряжениям |
&IZ ■ |
б у > бі/ > 6k» ’ бзі' |
|||||||
(рис.53 |
) . |
Эти девять |
величин являются |
|
|
3 2 |
||||
составляющими тензора |
||||||||||
|
|
второго |
ранга |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б Г |
t i l |
б^л |
(76) |
||
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
||
|
|
б 'и |
|
б |
* |
б 'і» |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
б 'з і |
|
|
<Эзь |
|
|
нений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(э і а . |
— (5* і |
|
с |
Ф і . |
|
||
Отсюда следует симметричность тензора напряжений: |
|
|||||||||
|
|
|
б ',, |
б п |
бГ» |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
' 12. |
15 |
|
|
(77) |
|
б 'іU |
|
б Л |
(5*2. |
6U |
|
|
||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
б*п |
6~ал |
|
|
|
|
|
|
Он имеет шесть составляющих. |
|
|
|
|
|
|||||
Как всякий симметричный тензор второго ранга^его можно привести |
||||||||||
к диагональному виду |
поворотом |
осей координат |
|
|||||||
|
б і і |
|
6 |
_ |
О |
о |
|
|
(78) |
|
|
|
О |
б і |
0 |
, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
О |
0 |
б і |
I. |
йг' |
f f |
|
Эти оси называются главными, а напряжения |
j O 2 ; |
Ц 5 называ- |
||||||||
втся главными напряжениями.' |
|
|
|
|
i |
|||||
|
|
|
|
|
||||||
Из сравнения (77) и (78) видно, |
что на площадках, перпендикуляр |
|||||||||
ных к главным напряжениям, |
отсутствуют касательные |
напряжения |
||||||||
(рис.53 6 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
-148 -
|
|
|
Рис. |
53 |
|
Сведя- |
куб к |
точке, цы характеризуем составлявшими тензора |
напря |
||
жений напрякенное состояние в данной точке. |
|
||||
|
Для тензора второго ранга модно построить эллипсоид напря |
||||
жений. Главные его оси будут главными направлениями. |
|
||||
Касательные |
напрянения мы ради |
симметрии обозначали через |
|||
б і ь |
' і ф |
а . |
Однако, обычно их |
обозначают буквой |
. Этого |
обозначения мы будем, придерживаться в дальнейшем. |
|
||||
|
В изображенном на рис.53 Ь |
кубе можно найти таіТие плоскос |
|||
ти, касательные |
напрянения в которых будут максимальными. |
Эти |
плоскости называются глоскостяыи главных касательных напряжений.
Они совпадают |
с плоскостями |
ромбического |
додекаэдра, а главные |
|||
касательные напряжения |
- с диагоналями куба. |
Можно доказать, что |
||||
максимальные касательные напряжения равны: |
~бг. |
|||||
< Т " — |
— < 5 j |
’ |
/ Г |
. 6І-бз |
^ |
|
і , - |
2. |
С 7 |
; |
2. |
Нормальные напряжения для плоскостей глазных касательных напряже
ний соответственно равны: . . ... ^
В общей случае в различных точках тела как направления главках