Методика эксперимента. При прохождении света через анизотропные среды, в частности, через кристаллы, поляризация излучения может изменяться

При прохождении света через анизотропные среды, в частности, через кристаллы, поляризация излучения может изменяться. В каждом кристалле существуют три взаимно ортогональных направления, называемые главными осями кристалла, обладающие важным свойством: если волна линейно поляризована и колебания вектора направлены вдоль одной из главных осей, то поляризация волны при прохождении через кристалл не изменяется. Для разных главных осей показатели преломления, а значит и скорости распространения волн, различны.

Воспользуемся этим для получения света с эллиптической поляризацией. Пусть свет проходит через кристаллическую пластинку, главные оси которой направлены по осям х и y, соответствующие показателям преломления и , лежат в плоскости пластинки, а третья ось z нормальна к пластинке. Направим пучок света вдоль оси z (рис.68).

Поле падающей волны разложим на составляющие

где и единичные векторы по осям и . Волна с полем затратит на прохождение пластинки время , а волна с - время , в итоге одна волна опередит другую на время , что приведёт к дополнительному сдвигу фаз колебаний и на величину

Тот же результат можно получить по-другому: для двух волн пластина создает разность хода

и разность фаз

.

Если пластинку называют четвертьволновой. Если - пластинку называют полуволновой.

Если в линейно поляризованной падающей волне вектор уже направлен вдоль одной из главных осей х или у, то амплитуда колебаний вдоль другой оси равна нулю, и на выходе из пластинки имеем лишь ту составляющую вектора , что и на входе, т.е. поляризация волны не изменится. Если же на входе обе компоненты и не равны нулю, то поляризация на выходе определяется соотношением их амплитуд и полученной разностью фаз .

При (полуволновая пластинка) синфазные колебания и на входе в пластинку превращаются в противофазные на выходе.

Это приводит к повороту плоскости поляризации на угол , где - угол между главной осью пластинки и плоскостью поляризации падающей волны (рис.69). Если повернуть пластинку вокруг оси , плоскость поляризации на выходе повернется на вдвое больший угол.

Если (четвертьволновая пластинка) и угол , то на выходе получим ортогональные колебания равных амплитуд ( = ) с фазовым сдвигом , что соответствует круговой поляризации.

Если вносимая пластинкой разность хода заранее неизвестна (таков объект 39), её можно определить по анализу поляризации после пластинки следующим образом. Определим положение главных осей пластинки и установим их под углом к плоскости поляризации падающего света, определяемой входным поляризатором П1 (рис. 70).

После пластинки получим колебания с одинаковыми амплитудами и со сдвигом фаз , который следует найти. Установим после пластинки поляризатор П2. Через него пройдут колебания с амплитудами

и ,

где угол определяет ориентацию поляризатора (см. рис. 70). Интенсивность прошедшей через поляризатор волны определяется этими амплитудами, а также разностью фаз колебаний (см. методическое пособие - “Интерференция”):

Учитывая, что а и модули амплитуды , получаем:

.

Поворачивая поляризатор П2, найдем максимальное и минимальное значение интенсивности прошедшего через него излучения. Поскольку

находим:

.

Для однозначного определения б нужно знать’ возможный диапазон значений толщины пластины. Известно, что для объекта 39 разность хода .