85 (1109775), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В анизотропной средеэлектрические заряды (ионы, электроны), входящие в состав среды, поддействием электрического поля световой волны смещаются по-разному вразличных направлениях, что приводит к различным значениям диэлектрическойпроницаемости  для этих направлений.

Согласно теории Максвелла, показательпреломления среды n связан с диэлектрической проницаемостью  и магнитнойпроницаемостью  соотношением:n   .Для большинства диэлектриков   1 и можно считать, чтоn .3В двуосных кристаллах оба луча являются необыкновенными.7Так как скорость света в среде связана с показателем преломления этойсреды соотношением v cn( c - скорость света в пустоте), то в оптическианизотропной среде скорость распространения световой волны зависит отнаправления распространения.В одноосных кристаллах диэлектрическая проницаемость для разныхнаправлений имеет различные значения в зависимости от угла, которыйсоставляют эти направления с оптической осью кристалла.

В частности, длянаправления вдоль оптической оси она имеет одно значение || , а для любыхнаправлений, перпендикулярных оптической оси, - другое значение   .4Электрический вектор для обыкновенного луча всегда перпендикуляренплоскости главного сечения и, следовательно, перпендикулярен направлениюоптической оси. Это значит, что электрическое поле в обыкновенном лучедействует на заряженные частицы вещества (при любом направлении падающеголуча) в тех направлениях, для которых диэлектрическая проницаемость одинаковаи равна   . Поэтому показатель преломления и скорость распространенияобыкновенного луча не зависят от его направления внутри кристалла. Случайраспространения обыкновенного луча в анизотропном кристалле можносхематически представить, как показано на рис.

8. На этом рисунке плоскостьюглавного сечения является плоскость чертежа, направлениие оптической оси OO'Рис. 8Рис. 9показано пунктиром, стрелки показывают всевозможные направленияраспространения света, а точки на стрелках означают, что направление векторанапряжённости электрического поля перпендикулярно плоскости чертежа.В случае необыкновенного луча (рис. 9) колебания электрического векторапроисходят в плоскости главного сечения (на рисунке это обозначено чёрточкамина стрелках). При этом для различных направлений распространения светаэлектрический вектор направлен под разными углами  по отношению коптической оси. Для направления 1 световая волна необыкновенного лучадействует аналогично световой волне обыкновенного луча, так как направлениеэлектрического вектора здесь перпендикулярно оптической оси, и в этом4Здесь и в дальнейшем значокзначок|| (параллельно) относится к значениям величин по направлению оптической оси, а (перпендикулярно) – к значениям величин по направлениям, перпендикулярным оптической оси.8направлении диэлектрическая проницаемость равна   .

Поэтому в направлении 1показатели преломления для обыкновенного и необыкновенного лучейодинаковы:n0  ne|| .Одинаковы также и скорости распространения лучей:v0  ve|| .Раздвоения луча не происходит. В направлении 2 электрический векторнеобыкновенного луча направлен параллельно оптической оси. Диэлектрическаяпроницаемость в этом направлении равна  . Но так как ||   , то показательпреломления необыкновенного луча в этом направлении n  и скорость егораспространения v  уже не будет равна n0 и v0 . Для любого другого угла между направлениями электрического вектора и оптической осью показательпреломления n будет иметь значение, лежащее между n|| и n  , и соответственноскорость распространения v - значение, лежащее между v|| и v  ..v  v0Кристаллыназываютсяотрицательными,еслииположительными, если v  v0 .

Примером положительного кристалла являетсякварц, отрицательного – исландский шпат.Если от точки, лежащей внутри кристалла исландского шпата, провести повсем направлениям радиусы-векторы, величины которых пропорциональныскорости необыкновенного луча по соответствующим направлениям, то концы ихбудут лежать на поверхности эллипсоида вращения. Это эквивалентно тому, чтоволновая поверхность световых колебаний, распространяющихся от даннойточки, имеет эллипсоидальную форму.5 Такое же построение для скоростейраспространения обыкновенного луча даёт сферическую волновую поверхность.Таким образом, при распространении света в анизотропном одноосномкристалле имеют место дватипа волновых поверхностей:эллипсоиды и сферы.

Этиэллипсоидисферасоприкасаютсявточках,лежащих на оптической оси.На рис. 10 показаныволновые поверхности дляотрицательного(а)иположительного(б)Рис. 10кристаллов. На этом рисунке:А - волновая поверхность'обыкновенного луча, В - волновая поверхность необыкновенного луча, ОО направление оптической оси.5Напомним, что волновой поверхностью называется геометрическое место точек с одинаковой фазой световогоколебания.9Поляризационныеприспособления.Двоякопреломляющиекристаллы в их естественном виде редко применяются для полученияполяризованных лучей, так как для разделения широкого пучка естественногосвета на два не-перекрывающихся пучка поляризованного света кристалл долженбыть очень толстым, что приводит к сильному поглощению световой энергии вкристалле.

Поэтому на практике применяют ряд поляризационныхприспособлений, с помощью которых получают и исследуют поляризованныелучи.Одним из наиболее распространённых поляризационных приборов являетсяпризма Николя, или просто николь. Николь представляет собой призму,вырезанную из кристалла исландского шпата (рис. 11), разрезанную по диагоналии склеенную канадским бальзамом (смола канадской сосны), показательпреломления которого n  1,550 лежит между показателем преломления дляобыкновенного луча в исландском шпате n0  1,658 и наименьшим значениемпоказателя преломления для необыкновенного луча ne  1,486 .Естественныйсвет,падающий на входную граньпризмы AO , внутри призмыраздваивается на обыкновенныйи необыкновенный лучи.

Углымежду гранями призмы, еёразмеры,направлениеоптической оси внутри неё иРис. 11направление разреза подобранытак, что при направлениях падающего пучка света, не сильно отличающихся отнаправления длинного ребра призмы АВ , обыкновенный луч испытывает напрослойке канадского бальзама полное внутреннее отражение и поглощаетсязачернённой нижней гранью призмы, а необыкновенный луч проходит через этупрослойку и выходит затем из призмы, имея то же направление, что и падающийна призму пучок.

Таким образом, призма Николя является поляризатором: припадении на неё естественного света из неё выходит свет плоскополяризованный.Кроме призмы Николя имеется ряд поляризованных призм того же типа,отличающихся лишь деталями: размерами, углами, веществом, употребляющимсяв качестве прослойки. Существуют ещё так называемые двоякопреломляющиепризмы, также склеенные из нескольких кусков двоякопреломляющихкристаллов, но которые в отличие от николя дают два поляризованных во взаимноперпендикулярных плоскостях пучка, расходящихся при выходе из призмы подзначительным углом друг к другу. Для получения широких пучковполяризованного света на практике в настоящее время часто используютполяроиды.

Их устройство основано на том, что в некоторыхдвоякопреломляющих кристаллах какой-либо один из двух лучей –обыкновенный или необыкновенный – сильно поглощается. Поэтому послепрохождениячерездостаточнотолстыйкристаллостаётсялишь10плоскополяризованный свет. Так как поглощение зависит как от направлениясвета внутри кристалла, так и от длины волны, то при разглядывании по разнымнаправлениям такой кристалл обычно оказывается различно окрашенным.

Этоявление называется дихроичностью. Примером дихроичного кристаллаявляется турмалин. В пластинке турмалина толщиной в 1 мм обыкновенный лучпоглощается практически полностью. Этим свойством турмалина и объясняютсяописанные ранее опыты с ним (см. стр. 3 и рис.

3). В поляроидах большое числомикроскопических ориентированных одинаковым образом кристалликов сильнодихроичного вещества герапатита (сернокислый йод-хинин) образуют плёнку,которая уже при толщине в 0,1 мм пропускает практически полностьюполяризованный свет.Исследование поляризованного света. Любое поляризационноеприспособление (николь, турмалин, поляроид), служащие для получения изестественногосветалинейнополяризованногосвета,называетсяполяризатором.Поляризаторпропускаетсоставляющиевекторовнапряжённости электрического полялишь по одному направлению,которое определяется физическимиособенностями поляризатора (рис.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы