Двойное лучепреломление.

При прохождении света через многие прозрачные вещества наблюдается раздваивание падающего светового луча. Например, если на кристалл исландского шпата направить узкий пучок естественного света, то из него выйдут два пространственно разделенных луча, параллельных друг другу и падающему лучу. При нормальном падении на кристалл один луч является продолжением падающего, а второй отклоняется от первоначального направления (рис.). Если свет падает на кристалл под углом α , то для первого луча справедлив закон преломления света: sinα/sinr=n=const и такой луч называется обыкновенным (ordinary, о), а для второго луча отношение синусов углов падения и преломления не остается постоянным и зависит от угла падения и такой луч называется необыкновенным (extraordinary, e). Анализ о- и е-лучей с помощью анализатора показал, что они являются плоскополяризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это явление двойного лучепреломления наблюдается только в анизотропных кристаллах, в которых сила взаимодействия электронов с атомами кристаллической решетки различна в разных направлениях. Поэтому собственная частота колебаний электронов зависит от того, в каком направлении под действием электрического поля света будут совершаться колебания. А это, в свою очередь, приводит к различным значениям диэлектрических проницаемостей, и соответственно, к разным показателям преломления и .

В анизотропном кристалле имеется также направление, называемое оптической осью кристалла.. Если свет распространяется вдоль этого направления, то двойного лучепреломления не наблюдается.

Искусственная оптическая анизотропия.Оптически изотропные вещества становятся оптически анизотропными и в них возможно появление двойного лучепреломления при внешнем воздействии. Мерой возникающей оптической анизотропии служит разность показателей преломления ( n_o– n_e ) обыкновенного и необыкновенного лучей.

1) Одностороннее сжатие или растяжение приводит к т.н. эффекту Зеебека-Брюстера или фотоупругости (кристаллы кубической симметрии, стекла).

n_o– n_e=k₁·σ.

2) Действие электрического поля приводит к т.н. эффекту Керра (стекла, жидкости, газы). n_o– n_e=k₂·E ².

3) Действие магнитного поля приводит к т.н. эффекту Коттона-Мутона (жидкости, стекла, взвеси). n_o– n_e=k₃·H ².

В приведенных выражениях k₁ , k₂ , k₃ – постоянные, характеризующие вещество; σ –

приложенное напряжение (Н/м²), E и H – напряженности электрического и магнитного полей.

Вращение плоскости поляризации.Некоторые вещества (кварц, скипидар, водный раствор сахара), называемые оптически активными (ОАВ), обладают способностью поворачивать плоскость поляризации проходящего через них света вправо или влево относительно направления распространения света (рис.). Интересно, что в неживой природе правовращающих моле­кул всегда столько же, сколько левовращающих. В живых орга­низмах и веществах, полученных из растений или животных (например, в сахаре) один вид молекул преобладает над другим.