№ 85 (Лабы по оптике), страница 5

Чтобы исключить одновременное влияние на условия интерференциитолщины пластинки, будем считать, что колебания в обыкновенном и внеобыкновенном лучах при выходе из пластинки имеют одинаковую фазу, т.е.пластинка представляет собой пластинку в целую длину волны. На рис. 20, аизображён случай, когда составляющие вдоль направления пропускания20анализатора электрических векторов Е0 обыкновенного луча и Еенеобыкновенного луча направлены в одну сторону. Величина суммарного векторапосле прохождения светоманализатора равна суммевеличин составляющих Е0иНарис.

20, бЕе .исходные векторы Е0 и Еете же, но направлениепропускания анализатораповёрнуто на 90о . В этомслучаесоставляющиевекторовиЕ0Еенаправленывпротивоположные стороны.ВеличинасуммарноговекторанапряжённостиРис.20равна разности величинэтих составляющих. Изменение знака одного из векторов при сложенииколебаний равносильно дополнительной разности фаз, равной  . Таким образом,при повороте анализатора на 90о условия интерференции света независимо от егодлины волны изменяются на обратные: там, где был максимум, образуетсяминимум и наоборот.

Легко показать, что тот же результат получится, если принеизменном положении анализатора повернуть на 90о поляризатор.Можно показать также, что при наложении друг на другаинтерференционных картин, которые наблюдаются при повороте на 90ополяризатора или анализатора, должен получиться свет исходной интенсивности,т.е. сложение таких интерференционных картин должно привести к исчезновениюинтерференции.Выясним теперь роль поляризатора для получения интерференцииполяризованных лучей.

Как известно, естественный свет представляет собойсовокупность волн, испускаемых большим количеством атомов. Каждаяиспущенная атомом волна поляризована в какой-то плоскости. Поэтому всёизложенное выше пригодно для описания явлений, которые происходят с такойволной при её прохождении через двоякопреломляющую пластинку и анализатор,т.е. каждая отдельная волна давала бы свою интерференционную картину и вотсутствие поляризатора. Однако, в виду хаотичного распределения направленийполяризации в естественном свете, для каждой волны, испущенной каким-либоатомом, найдётся соответствующая волна, испущенная другим атомом, имеющаяту же частоту, но поляризованная в перпендикулярной плоскости.

Как говорилосьвыше, интерференционные картины, которые дают две волны, поляризованные вовзаимно перпендикулярных плоскостях, являются дополнительными друг длядруга и при наложении исчезают. Таким образом, без поляризатора, которыйоставляет только одну плоскость поляризации, интерференции от источникаестественного света наблюдаться не будет. Иначе говоря, обыкновенный и21необыкновенный лучи, получаемые расщеплением естественного света вдвоякопреломляющей пластинке, некогерентны.Цвета кристаллических пластинок.

До сих пор мы рассматривалиинтерференционнуюкартину,получающуюсяприосвещениидвоякопреломляющей пластинки, помещённой между поляризатором ианализатором, монохроматическим светом. Разберём теперь её вид приосвещении пластинки белым светом. Как известно, белый свет состоит из лучей сразличной длиной волны, смешанных в определённой пропорции.

Для лучейразных длин волн условия интерференции оказываются различными. Например,если двоякопреломляющая пластинка является пластинкой в целую волну длялучей красного цвета с длиной волны  кр  660 мкм , то для синих лучей с длинойволны с  440 мкм она будет пластинкой в полволны, так как  кр 3 с.2Поэтому при освещении белым светом в результате интерференциипроисходит усиление лучей одной длины волны и ослабление другой. При этомнарушается пропорция интенсивности лучей разных длин волн, необходимая длятого, чтобы пучок света был белым. Пластинка кажется окрашенной в некоторыйцвет.

Ясно, что при другой толщине пластинки усиливаются и ослабляются лучидругих длин волн, и цвет пластинки оказывается иным. Неоднородная по толщинепластинка оказывается покрытой разноцветными полосами или пятнами порой снеобыкновенно красивыми причудливыми сочетаниями цветов.Если направление пропускания поляризатора или анализатора параллельноили перпендикулярно оптической оси пластинки, то, как говорилось ранее,интерференции не происходит. Поэтому, если пластинку поворачивать вокругнаправления луча, то каждый раз, когда выполняются эти условия, цветапропадают.Наконец, при повороте поляризатора или анализатора наблюдаетсяизменение цветов. В частности, при параллельных поляризаторе и анализатореусиливаются лучи таких длин волн, которые ослабляются при скрещенныхполяризаторе и анализаторе, и наоборот. Цвета, сменяющие друг друга в этихслучаях,называютсядополнительными.Например,красномуцветудополнительным является зелёный, жёлтому – голубой.

Смена цветов надополнительные является очень эффектной, особенно, когда интерференциянаблюдается в кристаллической пластинке, составленной из кусочков разнойтолщины и различной ориентации оптических осей, дающих самыеразнообразные цвета.Искусственная анизотропия. Мы говорили, что двойноелучепреломление в кристаллах связано с их анизотропией, т.е.

различием всвойствах по разным направлениям кристаллической решётки. При помощинекоторых внешних воздействий можно вызвать анизотропию и у веществ,которые обычно изотропны, например, у некристаллических (аморфных) веществ,и, следовательно, обнаружить у них двойное лучепреломление.Если кусок какого-либо прозрачного изотропного вещества (стекла,целлулоида,органическогостекла)поместитьмеждускрещенными22поляризатором и анализатором, то при его рассматривании так, как это показанона рис.

17 для кристаллической пластинки, он будет казаться тёмным; визотропном веществе луч не будет разбиваться на два, а скрещенные поляризатори анализатор света не пропускают. Если же этот кусок вещества подвергнутькакой-либо деформации (например, сжать или изогнуть), то он оказываетсяпокрытым тёмными и светлыми полосами (в монохроматическом свете) илицветными полосами (в белом свете). Появление таких полос указывает навозникновение двойного лучепреломления внутри этого прежде изотропноговещества. При этом разница в показателях преломления между обыкновенным инеобыкновенным лучами будет зависеть от величины внутренних напряжений,возникших при деформации.

Места, имеющие одинаковый цвет, должны, такимобразом, соответствовать разным напряжениям.Изготовляя прозрачные модели различных деталей и подвергая ихдеформациям, можно при помощи двойного лучепреломления изучатьраспределение напряжений внутри этих деталей. Это значительно облегчаетрасчёты прочности деталей сложных конфигураций.В некоторых случаях внутренние напряжения могут сохраняться и послетого, как перестали действовать силы, вызвавшие деформацию (так называемоеупругое последействие). Поэтому после механической или термическойобработки тела из изотропных веществ могут стать двоякопреломляющими.

Устекла, например, внутренние напряжения часто проявляются при неравномерномостывании. Двойным лучепреломлением обладают листы целлофана,получающиеся путём прокатки между вальцами изотропной целлюлозной массы.В некоторых веществах искусственная анизотропия может быть вызвананаложением электрического поля (явление Керра) или магнитного поля(явление Коттона-Мутона).23Лаб. работа №85ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХЯВЛЕНИЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТАЦелью настоящей работы является изучение явлений прохождениясвета через двоякопреломляющие кристаллы, знакомство с устройством ифизическими свойствами простейших поляризационных приспособлений —поляроидами и наблюдение явления интерференции поляризованных лучей.1.

Описание микроскопаОптическая установка для изучения явленийполяризации света собрана на базе стереоскопическогомикроскопа МБС-10. Общий вид микроскопапредставлен на рис.1.Цифрами обозначены следующие приспособленияи детали: 1 — гнездо для осветителя, 2 — стопорныйвинт оптической системы. При откручивании этоговинта оптическая система приобретает возможностьвращаться в горизонтальной плоскости. 3 — рукояткафокусировки, 4 — зеркало, 5 — специальныйпредметный столик для размещения сменных узловустановки, 6 — рукоятка для изменения коэффициентаувеличения объектива, 8 — корпус основаниямикроскопа.На рис.2 представлен внешний вид осветителя.Рис.

1При ослабленной гайке направление светового потокаосветителя можно изменять в небольших пределах засчет отклонения втулки от оси симметрии.Источником света в осветителе служит лампа накаливания с рабочимнапряжением 8 В. Питание лампы осуществляется от регулируемого источниканапряжения, изображенного на рис.3.Рис. 2Рис. 3242. Описание устройства унифицированных узлов установкиСменные узлы установки содержат в себе различные элементы поляроиды,кристаллы и т.д., из которых собираются те или иные оптические схемы.