-35 -

3.Способы определения знака погрешностей углов?

4.Способ определения знака погрешности прямого угла в поляризованном свете.

5.Почему изменяется приведенная цена деления сетки?

Литература

1.Погарев Г.В..Измерение углов и контроль плоскопараллельных пластинок.- Л.:Изд. ЛИТМО, 1963г.

2.Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., Знаменская М.А.. Практика оптической измерительной лаборатории. - М.:Машиностроение,1974г.

36

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОСИ В ОДНООСНЫХ КРИСТАЛЛАХ КОНОСКОПИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Цель работы - изучение коноскопического метода ориентации одноосных кристаллов и контроль положения оптической оси в пластинках из кристаллического кварца.

Кристаллы, в отличие от стекол, характеризуются ярко выраженной анизотропией свойств. Механические, акустические, оптические, электрические и другие свойства кристаллов зависят от направления их измерения. Поэтому при изготовлении деталей необходимо знать положение оптической оси относительно рабочих поверхностей детали. Одним из методов определения ее положения является коноскопический, основанный на том, что в направлении оптической оси кристалла (у одноосного кристалла оптическая ось совпадает с кристаллографической) анизотропия оптических свойств отсутствует.

S П Л1 К	Л2 А F
1	2
О	О′
1′	2′

Рис.19. Образование коноскопической картины. Оптическая схема коноскопа

Прежде чем приводить описание эффектов, получаемых при коноскопических наблюдениях, напомним несколько основных определений.

Плоскость падания - плоскость, содержащая падающий луч и нормаль к поверхности кристалла. Оптическая ось кристалла - прямая, проведенная через любую точку кристалла в направлении, в котором отсутствует двойное лучепреломление или направление в кристалле, вдоль которого скорость распространения света не зависит от ориентации плоскости поляризации света. Главное сечение кристалла - плоскость, содержащая оптическую ось кристалла и проходящий через него луч.

Для объяснения эффектов, происходящих при наблюдениях, рассмотрим оптическую схему коноскопа (рис.19).

Он состоит из широкого источника света S, скрещенных поляриза-тора П и анализатора А, кристаллической пластины К, вырезанной перпен-дикулярно оптической оси кристалла, и двух плосковыпуклых линз Л1 и Л2, фокусы которых совмещены с центром кристаллической пластины. Плас-

37

тина освещается пучками параллельных лучей, угол и плоскость падения которых различны. Падающий от источника S пучок света разделяется в пластине К на два: обыкновенный, характеризуемый показателем прелом-ления n0, и необыкновенный – nВ. Плоскость колебания вектора Е обыкно-венного луча совпадает с плоскостью падения, плоскость колебаний век-тора Е необыкновенного луча перпендикулярна плоскости падения. Линза Л2 дает интерференционный эффект в плоскости F. Поляризатор П и ана-лизатор А обеспечивают возможность наблюдения интерференционной картины. При фиксированных положениях поляризатора и анализатора разность фаз ∆ между обыкновенным и необыкновенным лучами, вышед-шими под одинаковыми углами ϕ к оптической оси ОО′, равна

∆=-	2π	d cos ϕ(nВ − n0 ) ,	(18)
	λ

где d - толщина пластины; λ - длина волны падающего света.

Из формулы (1) видно, что лучи, имеющие равные углы наклона к оптической оси, будут иметь одинаковую разность фаз. Поэтому в плоскости F - плоскости локализации интерференционной картины - будут наблюдаться концентрические окружности. При использовании монохроматического света окружности имеют вид светлых и темных колец, соответствующих интерференционным максимумам и минимумам.

При скрещенных поляризаторе и анализаторе в центре интерференционной картины будет наблюдаться минимум.

Следует обратить внимание на непостоянство интенсивности концентрических колец по окружности. Действительно, можно показать, что интенсивность J света, прошедшего через поляризатор, зависит от углов α,

К αП

β

А

Рис.20. Определение углов α и β

β (рис.20) и разности фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами

∆:

П - направление колебаний, пропускаемых поляризатором; А - направление колебаний, пропускаемых анализатором; К - направление одного из главных сечений кристаллической пластины: α меняется от 0 до 2π

	2	(β − α) −sin 2αsin 2βsin	2	∆	,	(19)
J = J0 cos
				2

где J0 - интенсивность падающего на поляризатор света;α - угол между направлением колебаний, пропускаемых поляризатором и одним из

38

главных сечений пластины; β - угол между направлением колебаний, про-пускаемых анализатором и тем же главным сечением пластины; (β−α) - угол между главным сечением поляризатора и

анализатора. В нашем случае поляризатор и анализатор		скрещены, т.е.
β − α = π и формула (19) может быть упрощена:
2
J=J0 sin 2 2αsin 2 ∆		(20)
2
Так как в пределах одного кольца ∆ = const, то изменение α вызовет
изменением яркости кольца. При α=0 и	π (направления,	совпадающие с
	2
направлением колебаний, пропускаемых	поляризатором и анализатором)

независимо от ∆ яркость кольца равна нулю. Таким образом, интерференционная картина, получаемая от одноосного кристалла, будет представлять

Рис.21. Интерференционная картина от одноосного кристалла. Оптическая ось перпендикулярна рабочим граням.

ряд концентрических колец, пересекаемых темным крестом (рис.21), расширяющимся по мере увеличения угла падения света на пластинку.

а.

б.

Рис.22. Смещение центра интерференционной картины при повороте кристаллической пластины