Поляризационные призмы и поляроиды. Анализ поляризационного света. Искусственная оптическая поляризация. Вращение плоскости поляризации

Поляризационные призмы и поляроиды

Поляризационными приборами называются приборы, с помощью которых из естественного света можно, получить плоско поляризованный свет. В основе работы поляризационных приборов лежит явление двойного лучепреломления.

Поляризационные прибора делятся на призмы и поляроиды. Призмы делятся на поляризационные призмы (дающие один плоско поляризованный луч) и двоякопреломляющие призмы (два поляризованных луча во взаимно 

перпендикулярных плоскостях).

Поляризационные призмы построены по принципу полного отражения одного из лучей (например, обыкновенного) от границы раздела, в то время как другой луч с другим показателем преломления проходит через эту границу. Типичным представителем поляризационных призм является призма Николя (см. рис), называемая часто николем. Призма Николя представляет собой двойную призму из исландского шпата, склеенную вдоль линии АВ канадским бальзамом с показателем преломления n=1,55. Оптическая ось ОО' призмы составляет с входной гранью угол 48°. На передней грани призмы естественный луч, параллельный ребру СВ, раздваивается на два луча: обыкновенный (nо=1,66) и необыкновенный (ne=1,51). При соответствующем подборе угла падения, равного или большего предельного, обыкновенный луч испытывает полное отражение (канадский бальзам для него является средой оптически менее плотной), а затем поглощается зачерненной боковой поверхностью СВ. Необыкновенный луч выходит из кристалла параллельно падающему лучу, незначительно смещенному относительно него (ввиду преломления на наклонных гранях АС и BD).

Двояко преломляющие призмы используют различие в показателях преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, чтобы развести их возможно дальше друг от друга. Примером двояко преломляющих призм могут служить призмы из исландского шпата и стекла, призмы, составленные из двух призм из исландского пшата со взаимно перпендикулярными оптическими осями. Для первых призм (рис.) обыкновенный луч преломляется в шпате и стекле два раза и, следовательно, сильно отклоняется, необыкновенный же луч при соответствующем подборе показателя преломления стекла n (n>>ne) проходит призму почти без отклонения. Для вторых призм различие в ориентировке оптических осей влияет на угол расхождения между обыкновенным и необыкновенным лучами.

Двоякопреломляющие кристаллы обладают дихроизмом (ди - два, хром - цвет) - показатель поглощения света зависит от ориентации вектора , от направления  распространения света в кри­сталле и длины волны. Явление дихроизма проявляется в различной окраске кристаллов по разным направлениям. Примером дихроичного кристалла является турмалин - одноосный кристалл, в котором обыкновенный луч поглощается во много раз сильнее необыкновенного.

Дихроичные кристаллы используются для изготовления поляроидов - тонкие кристаллические плёнки, позволяющие получать плоско поляризованный свет.

Анализ поляризованного света

Плоско поляризованный свет внутри кристаллической пластинки разделяется на обыкновенный и необыкновенный. При выходе из пластинки эти лучи будут 

 называется полуволновой пластинкой.

Искусственная оптическая анизотропия

Ряд кристаллов, являющихся изотропными, в результате внешнего воздействия становятся оптически анизотропными.

Искусственную анизотропию можно вызвать:

1.  механическим воздействием (сжатием или растяжением) кристаллов кубической симметрии, стекол к других аморфных тел. Во всех случаях внешнего воздействий вещество приобретает свойства одноосного кристалла (то есть становится двулучепреломляющим), оптическая ось которого совпадает с направлением деформаций, электрического и магнитного поля.

где Е - напряженность электрического поля,

k2 - постоянная, характеризующая вещество.