Подвійне променезаломлення

Поляризація світла при відбиванні і заломленні на межі двох діелектриків.

Розглянемо, що відбувається при падінні світла на межу двох діелектриків повітря – скло (рис.3).

_о

n₁

n₂

Рис.3

На межі двох середовищ одна частина падаючого променя відбивається в середовищі з n₁, а друга частина в середовищі з n₂заломлюється згідно із законами відбивання та заломлення. Розташовуючи на шляху відбитого та заломленого променів аналізатор можна помітити, що ці промені частково поляризовані. Тобто при обертанні аналізатора навколо відбитого та заломленого променів спостерігається періодичне збільшення та зменшення інтенсивності світла, але повного гасіння немає. Подальші дослідження показали, що у відбитому промені переважають коливання світлового вектора перпендикулярні до площини падіння (на рис. 3 крапки), а в заломленому промені – паралельні площині падіння (на рис. 3 стрілки). Далі виявилося, що ступінь поляризації світлових хвиль залежить від кута падіння променів. Шотл. вчений Д.Брюстер встановив закон, згідно якого при куті падіння і_Б (кут Брюстера), який визначається співвідношенням

(5)

де -показник заломлення другого середовища відносно першого. При виконанні умови (5) відбитий промінь є плоскополяризованим і містить коливання лише перпендикулярні до площини падіння (рис.4). Заломлений промінь поляризується максимально, але не повністю. Якщо світло падає на межу розділу середовищ під кутом Брюстера, то відбитий і заломлений промені взаємно перпедикулярні.

_о

n₁

n₂

і_Б

Рис.4

Із закону Брюстера та закону заломлення випливає:

Тут - кут заломлення. . Звідси .

Ступінь поляризації заломленого променя можна значно підвищити багатократним заломленням при умові падіння світла кожний раз на межу розділу під кутом Брюстера. Після проходження 8-10 скляних пластинок накладених одна на одну світло буде практично повністю поляризоване. Така сукупність пластинок називається стопою. Стопа може слугувати для аналізу поляризованого світла як при відбиванні , так і при заломленні.

Будь-які кристали, крім ізотропних кристалів, мають здатність подвійного променезаломлення, тобто роздвоювання кожного падаючого на них світлового пучка. Це явище пояснюється особливостями розповсюдження світла в анізотропних середовищах. Якщо, наприклад, на товстий кристал ісландського шпату направити вузький пучок світла, то з нього вийдуть два просторово розділених промені, паралельних один одному. Це відбувається навіть при перпендикулярному падінні променя. При цьому один з них є продовженням початкового променя, а другий відхиляється. Перший називають звичайним (о), а другий не звичайним (е). В кристалі ісландського шпату є єдиний напрям, вздовж якого подвійне променезаломлення не спостерігається. Напрям в анізотропному кристалі, вдовж якого при продженні світла не відбувається подвійне променезаломлення, називається оптичною віссюкристал. Будь яка пряма паралельна цьому напряму є оптичною віссю кристала. Залежно від типу симетрії кристали поділяються на одноосні та двоосні, тобто мають одну або дві оптичні осі. Площина, що проходить через напрям променя світла і оптичну вісь називається головною площиню або головним перерізом кристала. Аналіз світла показує, що звичайний і незвичайний промені плоскополяризовані у взаємно перпендикулярних площинах. При цьому коливання світлового вектор в звичайному промені відбуваються перпендикулярно до головної площини, а в незвичайному – в головній площині (рис.5).

Рис.5

Неоднаковість заломлення звичайного і незвичайного променів вказує на неоднаковість для них показників заломлення. Звичайний промінь розповсюджується по всім напрямкам з однаковою швидкістю, бо коливання світлового векторв ньому завжди перпендикулярні до оптичної осі кристала, тому і показник заломлення n_o для нього є стала величина. Для звичайного променя закони заломлення світла виконуються. Тому такий промінь і називають звичайним. Для незвичайного променя кут між між напрямом коливань світлового вектора і оптичною віссю відрізняється від прямого і залежить від напряму променя, тому незвичайні промені розповсюджуються по різним напрямам з різними швидкостями, а значить показник заломлення n_e для них є змінною величиною, що залежить від напряму. Для незвичайного променя закон заломлення не виконується. Тому і назва його незвичайний промінь. Після виходу з кристалу звичайний і незвичайний промені, крім напряму поляризації, нічим не відрізняються. Для променів, які розповсюджуються вздовж оптичної осі . Тобто в одноосному кристалі вздовж оптичної осі існує лише одна швидкість розповсюдження світла.

Таким чином, відмінність в швидкостях і і обумовлюють явище подвійного променезаломлення в одноосних кристалах.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Лекція 21. Поляризація	\|	Поляризаційні призми та поляроїди.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.