Вопрос 19: Двойное лучепреломление

Двойное лучепреломление – способность анизотропных веществ расщеплять падающий световой луч на два луча, распространяющихся в разных направлениях с различной фазовой скоростью и поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях. Анизотропия веществ – это зависимость их физических свойств от направления. Большинство кристаллов (кроме кристаллов кубической системы) анизотропные: их относительная диэлектрическая проницаемость и показатель преломления зависят от направления световой волны. В результате двойного лучепреломления при падении узкого светового пучка на достаточно толстый анизотропный кристалл, например исландский шпат, из него выходят два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу (рис. 36). Первый из этих лучей со времен Гюйгенса называют обыкновенным (о), второй – необыкновенным (е). В любом анизотропном кристалле имеется, по крайней мере, одно направление, в котором отсутствует двойное лучепреломление: падающий пучок света не раздваивается, и состояние его поляризации не меняется. Это направление называется оптической осью кристалла. В данном случае речь идет именно о направлении, а не о прямой линии, проходящей через какую-то точку кристалла. Любая прямая, проходящая параллельно данному направлению, является оптической осью кристалла, и пучок света, распространяясь вдоль нее, не испытывает двойного лучепреломления. В природе существуют одноосные и двуосные кристаллы (имеющие соответственно одно или два направления, вдоль которых отсутствует двойное лучепреломление). К первым относятся исландский шпат [его оптическая ось направлена вдоль диагонали MN (рис. 36)], турмалин, кварц, ко вторым – слюда, гипс, топаз. В дальнейшем рассматриваются только одноосные кристаллы. Двойное лучепреломление – следствие анизотропии диэлектрической проницаемости ε в кристаллах: в направлении оптической оси и в направлениях, перпендикулярных ей, ε имеет различные значения ε_║ и ε_┴, а в других направлениях ε имеет промежуточное значение. Колебания электрического вектора при любом направлении обыкновенного луча перпендикулярны оптической оси кристалла, поэтому обыкновенный луч распространяется в кристалле по всем направлениям с одинаковой скоростью v_o = с/п_o, где п_o = const – показатель преломления кристалла для обыкновенного луча