Получение поляризованного света на основе двойного лучепреломления. Призма Николя. Дихроизм.
Искусственное двойное лучепреломление
Прохождение линейно поляризованного света через кристалл, пластинку, вырезную параллельно оптической оси.
Рассмотрим прохождение линейно поляризованного света через кристаллическую пластинку с двумя лучепреломлением, вырезанную параллельно оптической оси. Луча падает нормально. Линейно поляризованная волна разбивается на две волны: обыкновенную и необыкновенную, которые распространяются не разделяясь, но с разными скоростями.
Для определенности рассмотрим положительный кристалл. После прохождения пластины между обыкновенным и необыкновенным лучами возникает оптическая разность хода.
Отсюда
Обычно пользуются четверть волновой пластины. Четвертованная пластина вносит между обыкновенным и необыкновенным лучами разность фаз = .
В результате результирующее колебание, состоящее из двух взаимно перпендикулярных колебаний из линейно поляризованного превращается в поляризованный по эллипсу или кругу.
После четверть волновой пластины свет из линейно поляризованной превращается в поляризованный по кругу тогда, когда напряжённость E линейной поляризации в свете будет составлять <45° с оптической осью.
С помощью пластины можно свет поляризованный по эллипсу или кругу превратить в линейно поляризованный
Толщина d пластины можно получить:
Полноволновая пластина вносит в разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами , т.е. .
В результате линейно поляризованный свет остаётся линейно поляризованным, но его плотность поляризации повернётся симметрично относительно оптической оси.
Толщину пластины получим
Прозрачные аморфные тела, а также кристаллы кубической симметрии не предъявляют двойного лучевого преломления.
В таких кристаллах двойное лучепреломление можно представить искусственно:
Механическая деформация.
Электрическое поле
Магнитное поле
Во всех трёх случаях оптическая ось направлена как и соответствующее воздействие.
При использовании механической деформации , где .
С использованием электрического поля (эффект Керра)
В этом случае , где B – постоянная Керра. Эффект объясняет явление поляризации.
С использованием магнитного поля (эффект Коттона-Муттона).
На основе двойного лучепреломления производят поляризатор. Различают поляризационные призмы, которые дают плоско поляризованный свет только в одной плоскости, и двояко преломляющие призмы, которые дают две световые волны, поляризованные в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Типичный представитель – призма Николя (николь). Эта призма создана из двух кристаллов из исландского шпаха оптически прозрачным клеем – канадским бальзамом.
Свет разветвляется на 2 волны O и e, причём
* - падение из оптически более плотной в менее плотную под углом > угла полного внутреннего отражения. Необыкновенный луч проходит полностью.
На практике для создания дешёвых поляризаторов используется явление дихроизм, представляющее собой различные поглощения света в зависимости от ориентации E, т.е. в дихроизм. кристаллах O и e лучи поглощаются по-разному.
На базе дихроизма делаются поляроиды (плёнка, в которую вкраплены кристаллы, проявляющие дихроизм).