Анизотропные среды
Поляризация при двойном лучепреломлении.
Ленный лучи взаимно перпендикулярны.
Под углом Брюстера отраженный и прелом-
Поляризации максимальна при угле падения Брюстера.
Преломленный луч никогда не будет полностью поляризован. Степень его
Поля, лежащие в плоскости падения. При естественном падающем луче
Зованным, в нем преобладают компоненты напряженности электрического
Т.е. отраженный свет полностью поляризован.
Пряженности электрического поля, перпендикулярная плоскости падения,
Это явление открыто Д.Брюстером, называется явлением Брюстера, а
угол ѲБ – углом Брюстера.
По закону Брюстера свет полностью поляризован при угле падения
ѲБ, удовлетворяющем условию:
n
n
tg Б q = , (5)
где n1 и n2 – показатели преломления, граничащих среду.
Следует заметить, что преломленный луч остается частично поляри-
При выполнении закона Брюстера
cos
sin
n
n
Б
Б =
q
q
,
по закону преломления света
sin
sin
n
n Б =
b
q
, (6)
следовательно
cosq = sinb Б (7)
и
p
q + b = Б . (8)
Таким образом при падении света на границу двух прозрачных веществ
Преломленный луч может быть полно-
стью поляризован при условии многократного
отражения от ряда параллельных пластинок, со-
риентированных под углом Брюстера к падаю-
щему лучу (рис.8). Эта система называется
стопой Столетова.
Б q
Рис.8
Рассмотрим еще один факт из области поляриза-
ционных явлений. Прохождение света через все про-
зрачные кристаллы (за исключением кристаллов кубиче-
ской системы) связано с рядом своеобразных явлений. В
1669г. Эразм Бартолинус наблюдал, что при прохожде-
нии через исландский штап световой луч разбивается на
два. Это явление называется двойным лучепреломлени-
ем (рис.9). Исландский шпат представляет собой разно-
видность углекислого кальция (CaCO3), встречается в
естественном состоянии в виде довольно больших и оптически чистых образ-
цов, обладают чрезвычайно ярко выраженным явлением двойного лучепрелом-
ления.
Даже в том случае, когда первичный пучок нормален к грани кристалла
(рис.10), т.е. угол падения равен нулю, преломленный пучок делится на два.
По закону преломления света луч в кристалле должен идти в прежнем на-
правлении, если луч отклонился, то для него не выполняется этот закон. Это
дало повод первый луч назвать обыкновенным (о), а второй – необыкновенным
(е).
На экране (рис.10) оба луча дадут светлые кружки, при поворачивании
кристалла вокруг оси, совпадающей с падаю-
щим лучом, кружок о остается на месте, он
неподвижен, а кружок е перемещается по
кругу. Яркость обоих пучков одинакова. Т.о.
необыкновенный луч не лежит в одной плос-
кости с падающим лучом и нормалью к пре-
ломляющей поверхности, это тоже отступле-
ние от законов геометрической оптики.
Кроме твердых кристаллов, двойное лу-
чепреломление наблюдается у жидких кристаллов, у аморфных тел при дефор-
мации, у жидкости в электрическом поле.
Такие кристаллы, как исландский шпат, кварц и др. называются одноос-
ными, у них имеется лишь одно направление, вдоль которого лучи обыкновен-
ный и необыкновенный распространяются с одной скоростью не разделяясь.
Это направление есть оптическая ось кристалла. Соответственно у двуосных
кристаллов таких направлений два.
В некоторых кристаллах поглощение обыкновенного и необыкновенного
лучей различно, это явление дихроизма. В кристалле турмалина толщиной в
1мм обыкновенный луч поглощается полностью. В кристалле сульфата йоди-
стого хинина достаточно пути в 0,1мм. Это обстоятельство используется для
изготовления поляроидных пленок: в целлулоидную пленку введено большое
количество одинаково ориентированных кристалликов.
е е
о о
Рис.10
78°08
101°52
Рис.9
Двойное лучепреломление характерно для анизотропных сред. Оптиче-