Анизотропное преломление
Для получения поляризованного света можно использовать явление двойного лучепреломления. В этом случае оба вышедшие из кристалла световых луча (обыкновенный и необыкновенный) линейно поляризованы.
Для получения и анализа поляризованного света на практике широко применяют призменные поляроиды (призма Николя, призма Глана и др.). Для примера рассмотрим призму Глана (рис. 6.2). Призма состоит из двух кристаллов кальцита, разделенных воздушным промежутком. Главные показатели преломления кальцита 
и 
. Оптическая ось кристалла перпендикулярна плоскости рисунка. Исходный пучок света падает нормально на входную грань призмы.
Рис. 6.2 Призма Глана
Так как этот пучок перпендикулярен оптической оси кристалла, двойного лучепреломления не происходит. Световой пучок в кристалле не раздваивается и сохраняет направление исходного пучка, однако световая волна распадается на обыкновенную и необыкновенную волны, причем разность показателей преломления для этих волн достигает максимальной возможной величины:
.
При этом угол 
подбирается таким образом, чтобы свет падал на границу раздела кристалл-воздух под углом, близким к предельному углу полного внутреннего отражения.
Так как на этой границе скачок показателя преломления больше для обыкновенной волны, эта волна испытывает полное внутреннее отражение. Необыкновенная волна, не испытывая полного внутреннего отражения, проходит через воздушный промежуток во второй кристалл и образует на выходе линейно поляризованный пучок света. В таком варианте призма работает как поляризатор света. Разумеется, призма Глана может работать и как анализатор. Коэффициент пропускания призмой линейно поляризованного света зависит от взаимной ориентации вектора поляризации волны и оптической оси кристаллов.
Управление поляризацией света
Физические явления, происходящие при распространении света в анизотропном кристалле, можно использовать для управления поляризацией света. На практике часто бывает нужно преобразовать линейную поляризацию в круговую и наоборот, а также менять направление линейной поляризации или направление вращения в циркулярно-поляризованной волне. Для этих целей служат специальные пластинки из анизотропных кристаллов — так называемые четвертьволновые и полуволновые пластинки.
Пусть плоская монохроматическая световая волна нормально падает на кристаллическую пластинку, вырезанную из одноосного анизотропного кристалла параллельно его оптической оси — оптическая ось кристалла параллельна грани пластинки, на которую падает свет. Попадая в кристалл, световая волна распадается на две линейно поляризованные волны с ортогональными направлениями поляризации — обыкновенную и необыкновенную. Так как показатели преломления кристалла для обыкновенной и необыкновенной волн различны, то при распространении в кристалле между обыкновенной и необыкновенной волнами возникает фазовый набег
(5.12)
— толщина пластинки. Изменение разности фаз ортогональных компонент светового поля изменяет состояние поляризации световой волны. На этом основано действие пластинок, управляющих поляризацией света.
Рассмотрим четвертьволновую пластинку. Такая пластинка преобразует линейную поляризацию света в эллиптическую и наоборот. Толщина пластинки подбирается такой, чтобы:
или 
,
т.е. разность хода обыкновенного и необыкновенного лучей в пластинке равна четверти длины волны. Когда оптическая ось кристалла составляет угол в 
с направлением поляризациипадающей на нее световой волны, линейная поляризация света преобразуется в круговую, так как при этом на входе пластинки ортогональные колебания светового поля в обыкновенной и необыкновенной волнах синфазные и одинаковы по амплитуде. На выходе пластинки эти колебания оказываются сдвинутыми по фазе на 
и, следовательно, выходной пучок имеет круговую поляризацию. Поворотом пластинки на относительно оси светового пучка можно изменить направление круговой поляризации на обратное. Аналогичным образом можно осуществить и обратную операцию — преобразования круговой поляризации света в линейную.
Полуволновая пластинка. Такая пластинка поворачивает плоскость поляризации света на . В этом случае:
или 
.
Таким образом, после четвертьволновой пластинки настроенной на получение круговой поляризации, анализатор должен дать 
. После полуволновой пластинки анализатор должен показать сохранение линейно поляризации, однако, при повороте пластинки на некоторый угол плоскость поляризации должна поворачиваться на вдвое больший угол.
Экспериментальная часть
1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 3-5
АНАЛИЗ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА. ЗАКОН МАЛЮСА
Дата добавления: 2015-01-21; просмотров: 1480;