Кристаллдан өткен поляризацияланған сәулелердің интерференциясы

Жарықтың анизотропты кристалда таралғанда байқалатын физикалық қөбылыстарды жарықтың поляризациясын басқару үшін пайдалануға болады. Мәселен, компенсатор көмегімен поляризацияланған жарық шоғын поляризация эллипсінің параметрлерімен басқаруға болады. Практикада көбінесе сызытқы поляризацияны дөңгелек поляризацияға және керісінше түрлендіру, және де сызықты поляризация бағытын немесе циркулярлық-поляризацияланған толқындағы айналыс бағытын өзгерту қажет болады. Осы мақсат үшін анизотропты кристалдардан жасалған – ширек толқындық және жарты – толқындық деп аталатын арнайы пластинкала қолданылады.

Жазық монохроматты жарық толқыны бірөсті анизотропты кристалдан оның оптикалық өсіне параллель етіліп кесіліп алынған, яғни кристалдың оптикалық өсі жарық түсетін пластинак қырына параллель болатындай кесіліп алынған, кристалдық пластинкаға нормаль түскенде болсын (1-сурет), ол кристалға еніп сызықты поляризацияланған поляризация бағыттары ортогональ екі толқынға – кәдімгі және өзгеше толқындарға ыдырайды. Кристалдың кәдімгі толқын үшін сыну көрсеткіші n₀, ал өзгеше толқын үшін n_е, сондықтан кристалда таралғанда кәдімгі және өзгеше толқындар арасында өрнегімен анықталатын фазалар айырымы пайда болады. Жарық өрісінің ортогональ құраушылар арасындағы фазалар айырымының өзгеруі жарық толқының поляризация күйін өзгертеді. Осы эффект жарықтың поляризациясын басқаратын пластинкалардың әрекеті негізіне алынады.

Оптикалық өсіне параллель кесіліп алынған берілген кристалдық пластинканың h қалыңдығына байланысты ол арқылы өткен жарықтың поляризация сипаты бір-бірінен өзгеше болады. Енді практикалық мәні бар бірнеше дербес жағдайларды қарастырайық.

1. Ширек толқындық пластинка (пластинка в четверть волны; пластинка) - оптикалық өсіне параллель етіліп кесілген кристалдық пластинка; қалыңдығы h осы пластинка үшін кәдімгі және өзгеше сәулелер арасындағы оптикалық жол айырымы толқын өзындығының ширегіне тең немесе толқын өзындықтың жартысына еселі шамаға үлкендеу (қалыңдау) болады:

немесе ( ), (*)

мұндағы «+ң таңбасы теріс кристалдарға, ал «-ңтаңбасы оң кристалдарға сәйкес келеді. Берілген жағдайда фазалар айырымы немесе болады да (6) теңдеуі мына түрге келеді

, (7)

яғни жарты өстері пластинканың бас өстері бойында (х, у өстері бойында) жататын эллипс теңдеуіне айналады. Егер (поляризатордан шыққан жазық поляризацияланған сәуленің электрлік векторы мен кристалдың оптикалық осі арасындағы бұрыш) 45⁰-қа тең болса, онда болады да (7) теңдеуі мына түрге келеді (шеңбер теңдеуі):

;

берілген жағдайда кристалдық пластинка арқылы өту нәтижесінде жазық поляризацияланған жарық циркулярлық (доңгелектік) поляризацияланған жарыққа айналады.

Ширек толқындық пластинка өте жөқа болады. Мысалы,исландия шпаты үшін n₀-n_e=0,172. Осы кристалдан жасалған ширек толқындық пластинканың сары түс үшін қалыңдығы мынаған тең:

h=5,89×10^-5/(4×0,172)=8,6×10^-5см.

Осындай пластинканы дайындау іс жүзінде аса қиын. Бірақта қалыңдығы (мұндағы m – қайсыбір бүтін сан) пластинканың ширек толқындық пластинкаға толығынан баламалы болатындығын көрсетуге болады. Қалыңырақ пластинканы жасау ерекше қиындық туғызбайды.

2.Жарты толқындық пластинка (пластинка в полдлины волны; пластинка) - кәдімгі және өзгеше сәулелер арасындағы оптикалық жол айырымы немесе ( ), болатын, оптикалық өсіне параллель етіліп кесіліп дайындалған кристалдық пластинка; мұндағы «+ң таңбасы теріс кристалдарға, «-ң таңбасы оң кристалдарға сәйкес келеді. Осы жағдайда фазалар айырымы немесе болады да [(1)-ді қараңыз] (6) теңдеуі мына түрге келеді

;

яғни кристалдық пластинкадан өткеннен кейін жарық толқыны түскен толқын сияқты жазық поляризацияланған күйінде қалады, бірақ тербеліс бағыты вв қалыпқа ауысып, бұрышқа өзгереді (2-сурет).

3. Бүтін толқындық пластинка (пластинка в целую волну; пластинка) - кәдімгі және өзгеше сәулелер арасындағы оптикалық жол айырымы немесе болатын, оптикалық өсіне параллель етіліп кесіліп дайындалған кристалдық пластинка; мұндағы «+ң таңбасы теріс кристалдарға, «-ң таңбасы оң кристалдарға сәйкес келеді. Осы жағдайда болады да [(1)-ді қараңыз] (6) теңдеуі мына түрге келеді

;

жарық кристалдық пластинкадан өткеннен кейін тербеліс бағыты өзгерместен (аа бойындағы тербелістер, 2-сурет) жазық поляризацияланған күйінде қалады.