Четвертьволновые и полуволновые пластинки

Вернемся к описанной выше двухъярусной оправке с двумя поляризаторами. Возьмем четвертьволновую фазовую пластинку и положим ее на поверхность нижнего поляризатора так, чтобы оптическая ось пластинки была параллельна или перпендикулярна оси пропускания поляризатора[26]. В этом случае пластинка никак не влияет на форму поляризации прошедшего через нее света. Следовательно, при вращении анализатора (так мы будем далее называть верхний поляризатор) происходит периодическое затемнение изображения поверхности нижнего поляризатора вместе с пластинкой.

Аккуратно развернем пластинку так, чтобы ее оптическая ось составляла угол 45⁰ с осью пропускания нижнего поляризатора и снова начнем вращать анализатор. В этом случае свет, прошедший через пластинку, уже не гасится при скрещенном положении поляризатора и анализатора. Пластинка хорошо видна в виде светлого квадрата на темном фоне. При повороте анализатора на 90⁰ фазовая пластинка, наоборот, выглядит как темный квадрат на светлом фоне (рис. 8.62а).

а	б

Рис. 8.62. Фазовые пластинки между двумя поляризаторами. На рис. а) полуволновая пластинка находится слева, а четвертьволновая – справа.

Возникает вопрос, изменяется ли интенсивность света, прошедшего через пластинку, при вращении анализатора? Чтобы убедиться, что изменения интенсивности не происходит, необходимо с помощью специального экрана (картонный круг диаметром 8 см с вырезанным в середине квадратом, имеющим те же размеры, что и фазовая пластинка) перекрыть свет, прошедший рядом с пластинкой. Тогда при точной ориентации оптической оси пластинки относительно оси пропускания анализатора интенсивность изображения пластинки практически не изменяется при вращении анализатора. Если все-таки интенсивность незначительно меняется, можно прямо в процессе демонстрации произвести дополнительную юстировку взаимного расположения пластинки относительно нижнего поляризатора.

Таким образом, добившись независимости интенсивности света, прошедшего сквозь пластинку, от угла поворота анализатора, убеждаемся, что на выходе из пластинки свет имеет круговую (циркулярную) поляризацию. А это значит, что пластинка является четвертьволновой.

Уберем вспомогательный экран и положим на четвертьволновую фазовую пластинку сверху точно такую же пластинку. Эта пара пластинок, очевидно, действует, как фазовая пластинка удвоенной толщины, то есть полуволновая фазовая пластинка. Вращая анализатор, убеждаемся, что теперь интенсивность света, прошедшего эту пару пластинок, минимальна, когда интенсивность фона максимальна, и наоборот. Значит поляризация света прошедшего две четвертьволновые пластинки, ортогональна поляризации света, прошедшего поляризатор, минуя пластинки. Именно такое действие оказывает на линейную поляризацию ориентированная под углом 45⁰ полуволновая фазовая пластинка[27].

Можно развернуть верхнюю фазовую пластинку на 90⁰ относительно нижней, и тогда полученная комбинация не будет оказывать никакого влияния на форму поляризации прошедшего через нее света, независимо от ориентации всей пары относительно оси пропускания нижнего поляризатора. Вращая анализатор, убеждаемся в этом, наблюдая, как свет, прошедший пластинки, ведет себя так же, как и фон.