Учебник - Общий курс физики. Оптика - Сивухин Д.В. (1238764), страница 111
Текст из файла (страница 111)
Следствием этого является кругообразное перемещение выходящего луча при вращении призмы вокруг О Рис. 264. Рис. 265. ее оси. От этого недостатка свободны призмы, имеющие форму прямоугольного параллелепипеда: Глазебрука (рис. 263), Глана, Глана — Томпсона, Гартнака — Празмовского, Франка — Риттера (рис, 264), Аренса (рис. 265) и др. Сечение склеенной поляризационной призмы Глазебрука показано на рис. 263. Оптическая ось пер- 467 поляризАционные устрОиствл Таблица 8 Апертурныа угол полной полири- запии Угол плоскости разреза с боковой гранью Отно ше.
ние длины к ширине Вид призмы Призма Николя Укороченная призма Николя, склеенная: а) канадским бальзамом б) копайским бальзамом Призма Фуко Призма Глазебрука, склеенная: а) канадским бальзамом б) льняным маслом в) глицерином Призма Глана с воздушной прослойкой Призма Глана †Томпсо, снлсенная; а) канадским бальзамом б) льняным маслом Призма Гартнака — Празмовского Призма Франка — Риттера, склеенная канадским бальзамом Призма Аренса, склеенная канадским бальза- мом 29' 22' 3,28 13' 24а 8' 2,83 2,83 1,53 25з 2оо 40о 35' 42" 32,!* 79' 4,65 4,02 3,2 0,83 12,!а 14' 1 73о 50,3' 27,5' 4!' 41,9' 19' 13,5' 13,5' 13,9' 17,5' 4,15 4,15 4,04 3,17 35о 12,1' 2,32 4.
Различные типы двухлучево!х поляризационных призм представлены на рис. 266. Первая призма состоит нз комбинации стеклянной призмь! с кристаллической из исландского шпата, оптическая ось которой параллельна преломляющему ребру. Призмы соприкасаются или склеиваются, как показано на рис. 266, а.
Показатель преломления стекла (1,49) почти точно совпадает с необыкновенным показателем преломления н„ исландского шпата. Падающий пучок неполяризованного света в кристаллической призме Разделяется на обыкновенный и необыкновенный. Необыкновенный проходит без преломления. Обыкновенный сильно отклоняется к основанию кристаллической призмы в результате двукратного преломления на ее гранях. Аналогично действуют призмы Рошона (рис. 266, б) и Сенармвна (рис. 266, в). В призме Волластона пендикулярна к плоскости рисунка, что отмечено точками.
Аналогично устроены призмы Глана, Глана — Томпсона и Гартнака— Празмовского. Их отличия от призмы Глазебрука заключаются в следующем. Призма Глана — воздушная. Призмы Глана — Томпсона имеют другие параметры. В призме Гартнака — Празмовского оптическая ось нормальна к плоскости распила, а в призме Франка— Риттера (рис. 264) она параллельна одной из диагоналей основания призмы.
Призма Аренса — тройная призма, устройство и действие которой понятно из рнс. 266. Параметры поляризациониых призм указаны в табл. 8. )гл ч1! крнстАллооптикА (рис. 266, г) выходящие лучи линейно поляризованного света отклоняются в разные стороны. 5. У многих кристаллов поглощение света зависит от направления электрического вектора в световой волне.
Это явление также используется для получения линейно поляризованного света в так называемых дихроичных пласпгинках. К ним относятся, например, пластинки турмалина и поляроиды В турмалине обыкновенный луч поглощается сильнее необыкновенного Поэтому после прохождения через пластинку турмалина естественный свет становится частично поляризованным в плоскости главного сечения. Если пластинка достаточно толстая (около 1 мм), то в области видимого света а) Рис 266 обыкновенный луч поглогцается практически полностью, так что прошедший свет окажется полностью линейно поляризованным Для некоторых участков видимого спектра и необыкновенный луч испытывает заметное поглощение Турмалин при надлежащей толщине действует не только как поляризапгор, но и как светофильтр, пропускающий преимущественно желто-зеленую область спектра.
Это — существенный недостаток турмалина как поляризатора Зато апертура полной поляризации у него очень велика и ограничена одними только конструктивными условиями Заме!им еще, что с изменением направления волновой нормали меняется и направление электрического вектора в обеих линейно поляризованных волнах, на которые разделяется естественный свет, распространяющийся вдоль этой нормали Вследствие этого меняется и поглощение таких волн, которое к тому же обычно зависит от длины волны Это приводит к зависимости окраски кристалла от направления распространения света Такое явление называется дихроизмож (двуцветностью) или, лучше, плеохроизмом (многоцветностью) и в большей или меньшей степени присуще большинству двупреломляющих кристаллов ЗАДАЧ И ! В полярнзапионной призме Николя плоскость разреза ВС (рис. 267) перпендикулярна к основаниям АВ н СР Разрез произведен по диагонали призмы.
Определить предельные углы полного отражения ог слоя канадского бальзама 469 ПОЛЯРИЗАНИОННЫЕ УСТРОИСТВА для обыкновеяной и необыкновенной волн. Найти соответствующие им углы падения на основание АВ и апертуру полной поляризапии призмы. Найти вона- ватель преломлении лй необынновенной волны в кристалле. Найти также отношение длины ! призмы к ширине Ь ее поперечного сечения. Вычисления произвести для двух случаев: !) основания призмы сошлифованы (у = 68 ); 2) для естественного кристалла (7 = 7!'), Рис. 267.
Р е ш е н и е. Проведем расчет для необыкновенной волны в предположении, что 7 = 68'. Пусть () = 64' — угол между оптической осью кристалла и продольным ребром АС, ОМ вЂ” волновая нормаль для предсльноео случая полного отражении, ер, — соответствующий угол падения на слой канадского бальзама ВС. Тогда з(п ф, = п(лч где л — показатель преломления канадского бальзама. Показатель преломления я, веобыкновенной волны в кристалле для рассматриваемого направления волновой нормали определяется уравнением 1 мпзи соФи и' л' л' е е Как видно из рис. 267, и = () + Т вЂ” ер,. Подставив численные значения в предыдущее соотношение, придем к уравнению — 7,046608 1 — 32,84593 = О. 8 ф йф Из него находим !я ф = !0,250829, ер=84,422825', л =л7з!и ф = 1,5573726.
Угол преломления на основании АВ равен ф = л(2 — ф, = 5,5771175'. По закону Снеллиуса находим угол падения ашер=я!миф=0,1513532, ф=8,705349'. Чтобы необыкновенная волна не испытывала полного отражения, угол падения ер должен удовлетворять условию ф -. 8,705349'. Аналогичный расчет для обынновенвой волны, разумеется, проще, так как показатель преломления такой волны не аависит от направления ее распространения. Для предельного угла полного отражения в атом случае получаем гр„ = = 69,20573', а для соответствующего угла падения ер = 36,05854'.
Чтобы обыкновенная волна испытывала полное отражение, угол падения должен быть меньше зтого значения. Прн угле падения, удовлетворяющем условию 8,705349' < ф < < 36,05854', прошедший свет будет поляризован полностью. Апертура полной пояяризацнн в = 36,06 — 8,71 = 27,35'. (Прн вычислениях использовано неточное значение угла (). Десятичные знаки сохранялись для того, чтобы не потерять точность во время расчета.) Для отношения ((А получаем = — = 2,88. А зшусозу зпг27 470 1Гл. У!г КРИСТАЛЛООПТИКА Практически призму Николя распиливают не по диагонали, а как указано на рис.
261, чтобы легче монтировать ее. В атом случае отношение 1Й несколько больше. Рассмотрим теперь случай естественного кристалла, когда у = 71'. Вычисления для обыкновенной волны остаются без всяких изменений. Вычисления же для необыкновенной волны сильно упрощаются благодаря случайному соотношению: ()+ у = 135', и следовательно, ип (11+ у) = — сох (()+ у). Приводим окончательные результаты: п11 — 1,564955, ~р = 82,0728', ~р = 12,46454', е = 23,59', (гй = 3,25. По сравнению с предыдущим случаем параметры поляризационной призмы ухудшились. Рис. 268. 2. Призма Волластопа (рис.
266, г) сделана из исландского шпата. Угол а = 15', На какой угол б будут разведены обыкновенный и необыкновенный лучку О т в е т. б = 5'17', 3. Две поляризационные призмы с воздушной прослойкой изготовлены из исландского шпата. В одной призме оптическая ссь перпендикулярна, в другой — параллельна плосности падения (рис.
268). Опишите действие каждой призмы. Как будет поляризован проходящий свет? Какая призма будет пропускать больше светау В каких пределах должен быть заключен угол а, чтобы из призмы выходил линейно поляризованный свет? Свет падает на грань призмы .перпендикулярно, Рис. 269. О т в е т. Через призмы проходит необыкновенный луч. Вторая призма пропускает больше свеса. В обоих случаях должно выполняться условие!(и ( < з)п а ( 1!я„т. е. 37'6' ( а < 42'18'. 4, В призме Глазебруха (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
