Двойное лучепреломление в анизотропных кристаллах

При прохождении света через некоторые (анизотропные) кристаллы наблюдается образование из одного естественного луча двух лучей, линейно поляризованных во взаимноперпендикулярных плоскостях. Это означает, что показатели преломления и скорости распространения лучей у них различны, зависят от направления колебаний вектора в кристалле. Это явление наблюдается, например, в кристаллах кварца, исландского шпата (СаСО₃), турмалина и др. Оно получило названиедвойного лучепреломления. Свидетельствует оно о связи оптических свойств кристаллов с электрическими, в частности, с анизотропией диэлектрической проницаемости среды ε. Явление двойного лучепреломления наблюдается в той или иной степени у всех кристаллов, кроме кубических. Меняя направление падающего луча, можно обнаружить, что в кристаллах существуют такие направления, вдоль которых раздвоение луча не происходит. Это направление являетсяоптической осьюкристалла (одноосные криталлы). Плоскость, проведенная через оптическую ось и данный луч, называетсяплоскостью главного сечениякристалла.

Один из лучей, получивший название обыкновенноголуча, имеет одинаковую скорость распространения (а следовательно, и показатель преломленияn) во всех направлениях в кристалле. На рисунке 4.17 он обозначен буквой О.

Рис.4.17

Обыкновенный луч поляризован в плоскости главного сечения. Другой луч называется необыкновенным (е на рис.4.17). Он поляризован перпендикулярно к плоскости главного сечения. Оба луча отличаются только ориентацией плоскостей поляризации, в остальных отношениях они одинаковы. Однако, в некоторых кристаллах, обладающих двойным лучепреломлением, наблюдается сильное поглощение обыкновенного или необыкновенного луча - явление дихроизма. В результате этого при падении на кристалл естественного луча из него выйдет лишь один линейно поляризованный луч. Такие кристаллы называют поляризаторами. У поляризаторов имеется плоскость, в которой колебания векторапропускаются без изменений (плоскость пропускания поляризатора), и полностью задерживаются колебания, перпендикулярные ей.

Явлением дихроизма, например, обладают кристаллы герапатита. Мелкие кристаллы герапатита вводят в целлулоидные пленки и получают пленочные поляризаторы с большой площадью поверхности-поляроиды. Из прозрачных кристаллов исландского шпата изготовляют призмы Николя (их просто называют николями). Николь - это две призмы, вырезанные определенным образом и склеенные между собой. Ход лучей в николе показан на рисунке 4.17. Интенсивность света, прошедшего через николь

, (4.36)

где k-коэффициент поглощения;

I₀-интенсивность естественного света, падающего на николь.

Приборы, предназначенные для определения степени поляризации света, называются анализаторами. Они не отличаются от поляризаторов.