Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
Оптическая анизотропия кристалла может быть обусловлена как электрической анизотропией образующих его частиц, так и анизотропией поля сил взаимодействия между ними. Характер этого поля, т. е. его изотропность или анизотропность зависит от степени симметрии решетки кристалла. Только кристаллы кубической системы (каменная соль NaCℓ), обладающие весьма высокой степенью симметрии решетки, являются оптически изотропными. Все остальные кристаллы, независимо от электрических свойств образующих их частиц, оптически анизотропны.
Расчет интерференции вторичных волн в анизотропных кристаллах весьма сложен. Более простой метод изучения закономерностей распространения света в таких средах основывается на применении к ним теории Максвелла, для переменного электромагнитного поля. Кристалл рассматривается как однородная среда, для которой диэлектрическая восприимчивость и относительная диэлектрическая проницаемость неодинаковы в разных направлениях. Относительная магнитная проницаемость для большинства сред равна единице (μ = 1). Таким образом, оптическая анизотропия немагнитных кристаллов является следствием анизотропии его относительной диэлектрической проницаемости.
Если однородная среда не поглощает электромагнитных волн и оптически неактивна, то зависимость ее относительной диэлектрической проницаемости от направления поддается простой графической интерпретации (см. рисунок 4.4.9). Проведем из произвольной точки среды О по разным направлениям радиус – векторы 
, модули которых равны корням квадратным из значений относительной диэлектрической проницаемости ε в соответствующих направления 
= . Поверхность, проходящая через концы радиус – векторов имеет форму эллипсоида и называется оптической индикатрисой среды или эллипсоидом показателя преломления среды.
Оси симметрии этого эллипсоида взаимно перпендикулярны и определяют три главных направления в среде. В прямоугольной декартовой системе координат уравнение оптической индикатрисы имеет вид:
, (4.4.10),
где оси ОХ, ОУ, ОZ, проведены вдоль главных направлений, 
, 
, 
– значения диэлектрической проницаемости вдоль главных направлений, называемые главными значениями диэлектрической проницаемости среды. Если 
, то оптическая индикатриса имеет форму сферы, т. е. значения 
по всем направлениям одинаковы и среда оптически изотропна.
Анизотропный кристалл, у которого все три главные значения ε различны (
), называется двуосным. Примерами двуосных кристаллов являются ромбическая сера, гипс, слюда, топаз и другие кристаллы.
| |
Рисунок 4.4.9. – Эллипсоид показателя преломления среды (оптической индикатрисы). |
Если εz = εу ≠ εх, то оптическая индикатриса имеет форму эллипсоида вращения вокруг оси ОХ. Плоскость УОZ пересекает этот эллипсоид по окружности. Следовательно, для любого направления, перпендикулярного оси ОХ, значения ε одинаковы, а сами эти направления являются главными. Анизотропные кристаллы, обладающие таким свойством, называются одноосными, а ось ОХ – оптической осью одноосного кристалла в точке О. Таким образом, оптической осью кристалла называется направление перпендикулярное плоскостям с постоянной диэлектрической проницаемостью. Понятие оптической оси кристалла отличается от понятия оси, принятого в геометрии. Оптическая ось кристалла не является одной какой-либо особой прямой в нем, как, например, ось симметрии тела, а характеризует лишь некоторое избранное направление в этом кристалле.
Для различных точек среды оптические оси параллельны между собой. Оптическая ось характеризует некоторое избранное направление в кристалле. Одноосный кристалл называется оптически положительным, если 
, т. е. оптическая ось направлена вдоль оси эллипсоида оптической индикатрисы. Если 
, одноосный кристалл называется оптически отрицательным (например, кристаллы кальцита, турмалина, апатита, азотнокислого натрия).
Фазовая скорость распространения волн в среде равна 
, где с – скорость света в вакууме, а n – абсолютный показатель преломления среды. Для немагнитных сред
, т. е. 
; 
; 
(4.4.11)
называются главными показателями преломления анизотропной среды.
В одноосном кристалле с оптической осью ОХ имеется два различных главных значения, которые принято обозначать следующим образом:
(4.4.12)
Для оптически положительных кристаллов , для оптически отрицательных кристаллов .
4.6.2. Двойное лучепреломление
При распространении света в анизотропных средах наблюдается явление, получившее название двойного лучепреломления. Впервые наблюдал это явление в 1669г. Эразм Бартолини в кристаллах исландского шпата. Это явление заключается в том, что упавший на кристалл луч разделяется внутри кристалла на два луча, которые распространяются с разными скоростями и в различных направлениях. Двойное лучепреломление возникает в том случае, если неполяризованный свет падает под некоторым углом к оптической оси кристалла (рисунок 4.4.10).
| |
Рисунок 4.4.10. – Двойное лучепреломление. Сечение плоскостью падения луча. |
На рисунке 4.4.10 луч падает по нормали к поверхности кристалла, и оптическая ось лежит в плоскости рисунка. В кристалле луч раздваивается и на выходе кристалла наблюдается два луча: Эти лучи имеют названия: обыкновенный и необыкновенный.
Обыкновенным лучом называется луч (о), подчиняющийся закону преломления света. Поскольку угол падения света на кристалл равен нулю, то и угол преломления этого луча равен нулю, и он проходит через кристалл, не изменив направление;
Необыкновенным лучом называется луч (е), не подчиняющийся закону преломления света, поэтому он преломляется в кристалле, отклоняясь на некоторый угол.
Обыкновенный и необыкновенный лучи поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях.
Колебания вектора 
в обыкновенном луче перпендикулярны плоскости падения луча и оптической оси, поэтому скорость распространения этой волны одинакова по всем направлениям. Колебания вектора изображены точками.
В необыкновенной волне вектор напряженности электрического поля колеблется в плоскости падения луча и параллелен оптической оси, поэтому его скорость неодинакова в разных направлениях, так как показатель преломления nе необыкновенного луча зависит от направления распространения волны. Колебания вектора перпендикулярны направлению необыкновенного луча и изображены отрезками с двумя стрелками.
Если волна распространяется вдоль оптической оси, то показатели преломления будут одинаковы для обеих волн и двойного лучепреломления в этом случае не будет. Поэтому двойное лучепреломление отсутствует в том случае, когда свет падает нормально на плоскую поверхность кристалла, вырезанную параллельно оптической оси. В этом случае необыкновенный луч не преломляется на границе раздела двух сред и совпадает по направлению с обыкновенным и падающим лучами. Однако в кристалле скорости обыкновенного и необыкновенного лучей в этом направлении различны. Они соответственно равны: 
и 
. Поэтому при прохождении обоими лучами одного и того же расстояния d в кристалле между ними возникает оптическая разность хода и возникает разность фаз:
(4.4.13).
Некоторые двоякопреломляющие кристаллы, поглощают одну из поляризованных волн сильнее, чем другую. Например, турмалин поглощает обыкновенный луч практически полностью на расстоянии 1 мм. О таких кристаллах говорят, что они обладают дихроизмом. Если толщина такого кристалла достаточно велика, то одна из компонент неполяризованного света полностью поглотится и прошедший через кристалл свет окажется плоскополяризованным. Именно на явлении дихроизма основано действие поляроидных пленок.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 |
Основные порталы (построено редакторами)