Поляризація світла

Рис.22

При відповідному підборі кута падіння , що дорівнює граничному куту або більший за нього, звичайний промінь зазнає повного внутрішнього відбиття (канадський бальзам для нього є середовищем оптично меншої густини), а потім поглинається в оправі призми бічною поверхнею СВ. Незвичайний промінь вільно проходить крізь шар канадського бальзаму і після заломлення на задній грані СД виходить з призми паралельно падаючому променю.

Виявлено, що всі двозаломлюючі кристали тією чи іншою мірою поглинають світло. Поглинання в кристалах анізотропне, оскільки коефіцієнт поглинання залежить від орієнтації електричного вектора світлової хвилі, тобто неоднаковий для звичайного і незвичайного променів, а також залежить від напрямку поширення світла в кристалі. Це явище називають дихроїзмом. Прикладом сильно дихроїчного природного кристала є турмалін, в якому коефіцієнт поглинання для звичайного променя в багато разів більший ніж для незвичайного. Пластинка турмаліну товщиною всього лише 1 мм практично повністю поглинає звичайний промінь, так що світло, яке проходить крізь неї, буде лінійно поляризованим. Коефіцієнт поглинання незвичайного променя в турмаліні великою мірою залежить від частоти світла. Тому при освітленні білим світлом пластинки турмаліну в світлі, що проходить будуть переважати хвилі, частоти яких відповідають жовто – зеленій області видимого світла.Ще сильніше виявляють дихроїзм кристали герапатиту (сірчанокислого йод-хініну), які при товщині ≈ 0,1мм повністю поглинають звичайні промені видимої області спектра. Розміри кристалів герапатиту малі. Тому, щоб побудувати поляризатор з великою площею поверхні, застосовують целулоїдні плівки, в які введено велике число однаково орієнтованих кристаликів герапатиту. Такі плівки називають поляроїдами.

Перевага поляроїдів перед плавками - це можливість виготовити їх з площами поверхні до декількох квадратних метрів. Але ступінь поляризації світла в них сильно залежить від довжини хвилі (більше ніж в призмах). Поляроїди мають також меншу, ніж призми, прозорість(приблизно 30%) і невелику термостійкість, що не дозволяє використовувати їх при могутніх світлових потоках. Так, поляроїди застосовують для захисту водіїв від осліплюючої дії сонячних променів і фар зустрічного автотранспорту.

5.Штучна оптична анізотропія.

Подвійне заломлення променів має місце в природних анізотропних середовищах. Проте існують різні способи отримання штучної оптичної анізотропії, тобто надання її від природи ізотропним речовинам.

Оптично ізотропні речовини стають оптично анізотропними під дією:

1)одностороннього стискання або розтягу (кристали кубічної системи, скло,...); 2) електричного поля (ефект Керра, рідини, аморфні тіла, гази); 3) магнітного поля (рідини, скло, колоїди). У перелічених випадках речовина набуває властивостей одноосного кристала, оптична вісь якого збігається з напрямком деформації, або напрямками дії електричного чи магнітного полів.

Мірою оптичної анізотропії є різниця показників заломлення звичайного і незвичайного променів у напрямку, перпендикулярному до оптичної осі:

при дії деформації – (n0 – ne) = k1σ;

при дії електричного поля - (n0 – ne) = k2E2;

при дії магнітного поля - (n0 – ne) = k3H2., (36)

де k1, k2, k3 – сталі, які характеризують речовину, σ – нормальна напруга, Е і Н – відповідно напруженості електричного і магнітного полів.

На рис.23 зображена принципова схема для спостереження ефекта Керра у рідинах ( установки для вивчення розглянутих явищ подібні ).

Комірка Керра (кювета з рідиною, наприклад нітробензолом), в яку занурено обкладки плоского конденсатора, розміщена між схрещеними (α = 900 ) поляризатором Р та аналізатором А. При відсутності електричного поля світло не проходить крізь систему. Під дією однорідного електричного поля рідина поляризується і набирає властивостей одноосного двозаломлюючого кристала. При зміні різниці потенціалів між електродами змінюється ступінь анізотропії речовини, а звідси – і інтенсивність світла, яке проходить крізь аналізатор. На шляху l між звичайним і незвичайним променями виникає різниця ходу Δ = l (n0 - ne) = k2lE2 ( з урахуванням виразу (36))