1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Фізика
  3. Подвійне променезаломлення

Подвійне променезаломлення

Майже всі прозорі діелектрики оптично анізотропні, тобто властивості світла при проходженні через них залежать від напрямку. Фізична природа анізотропії пов’язана з особливостями будови молекул діелектрика або особливостями кристалічної решітки, у вузлах якої знаходяться атоми або іони.
Внаслідок анізотропії кристалів при проходженні через них світла виникає явище, зване подвійне променезаломлення. Воно полягає в тому, що світло, що падає на кристал, заломлюючись, створює не один переломлений промінь, як в ізотропних середовищах, а два, що йдуть в загальному випадку в різних напрямках і з різними швидкостями.
Ми зупинимося на так званих одноосних кристалах. У одноосних кристалів один з заломлених пучків підпорядковується звичайному закону заломлення. Його називають звичайним. Інший пучок називається незвичайним, він не підкоряється звичайному закону заломлення. Навіть при нормальному падінні світлового пучка на поверхню кристала незвичайний промінь може відхилятися від нормалі. Як правило, незвичайний промінь не лежить в площині падіння. Якщо через такий кристал подивитися на навколишні предмети, то кожен предмет буде роздвоюватися. При обертанні кристала навколо напрямку падаючого променя звичайний промінь залишається нерухомим, а незвичайний буде рухатися навколо нього по колу.
До одноосьовим кристалам відносяться, наприклад, кристали кальциту або ісландського шпату (). Кристал ісландського шпату являє собою різновид кальциту, який кристалізується у вигляді ромбоедра. У одноосних кристалах існує виділений напрям, уздовж якого звичайна і незвичайна хвиля поширюються не розділяючись просторово і з однаковою швидкістю. Напрямок, в якому не спостерігається подвійного променезаломлення, називається оптичною віссю кристала. Слід мати на увазі, що оптична вісь – це не пряма лінія, що проходить через якусь точку кристала, а певний напрям в кристалі. Будь-яка пряма, паралельна даним напрямком, є оптичною віссю.
Будь площина, що проходить через оптичну вісь кристала, називається головним перетином або головною площиною кристала. Зазвичай користуються головним перетином, що проходить через світловий промінь в кристалі.
Дослідження звичайного і незвичайного променів показує, що обидва променя повністю плоскополярізованний у взаємно перпендикулярних напрямках. Коливання вектора напруженості електричного поля в звичайній хвилі відбуваються в напрямку, перпендикулярному головному перетину кристала для звичайного променя. У незвичайної хвилі коливання вектора напруженості відбуваються в площині, що збігається з головним перетином для незвичайного променя.

На рис. 5.15 показані напрямки коливань вектора напруженості в обох променях. Передбачається, що обидва променя і перетинає їх оптична вісь лежать у площині малюнка. З малюнка видно, що в даному випадку площини коливань звичайного і незвичайного променів взаємно перпендикулярні. Зазначимо, що це спостерігається практично при будь-якої орієнтації оптичної осі, оскільки кут між звичайним і незвичайним променями дуже малий.
На виході з кристала обидва променя відрізняються один від одного тільки напрямком поляризації, так що назви «звичайний» і «незвичайний» мають сенс тільки всередині кристалу.
Подвійне променезаломлення пояснюється анізотропного кристалів. У кристалах некубічних системи діелектрична проникність e виявляється залежною від напрямку. У одноосних кристалах e в напрямку оптичної осі і в напрямках, перпендикулярних до неї, мають різні значення e || і e ^. В інших напрямках e має проміжні значення. Як відомо, показник заломлення. Отже, з анізотропності e випливає, що електромагнітним хвилям з різними напрямками коливань вектора відповідають різні значення показника заломлення. Тому швидкість світлових хвиль залежить від напрямку коливань світлового вектора.

З точки зору принципу Гюйгенса при подвійне променезаломлення в кожній точці поверхні хвилі, що досягає межі кристала, виникає не одна, як у звичайних середовищах, вторинна хвиля, а одночасно дві хвилі, які й поширюються в кристалі. Швидкість поширення звичайної хвилі в усіх напрямках однакова. Швидкість поширення незвичайної хвилі в напрямку оптичної осі збігається зі швидкістю звичайної хвилі, а по інших напрямках відрізняється.
Існують кристали, в яких один з променів, звичайний або незвичайний, поглинається сильніше іншого. Це явище називається дихроизмом. До таких речовин, зокрема, відноситься кристал турмаліну. У ньому звичайний промінь повністю поглинається на довжині близько 1 мм.

ПОДІЛИТИСЯ: