Лекции по физике

Примером сильно дихроических кристаллов является турмалин, в котором коэффициент поглощения для обыкновенного луча во много раз больше, чем для необыкновенного.

Пластинка турмалина толщиной всего лишь в 1 мм практически полностью поглощает обыкновенный луч и пропускает необыкновенный Еще более ярко выраженным дихроизмом обладают

кристаллы герапатита – сернокислого иод-хинина, которые при толщине всего 0,3 мм полностью поглощают один из лучей.

Для создания поляризаторов сбольшой площадью поверхности используют целлулоидные пленки. В которые вводят одинаково ориентированные кристаллы герапатита – такие поляризаторы называют поляроидами111 .

4. Анализ поляризованного света. Закон Малюса

•Устройства, служащие для анализа поляризованного света называются анализаторами. В качестве анализаторов используются те же устройства, что и для получения линейно поляризованного света (призма Николя, поляроид и т. д.).

•Если на поляризатор падает естественный свет

интенсивности Io, то интенсивность света Ip , вышедшего из поляризатора,

					Ip =	1		0 ,	(3)
						2 kp I
где	k	p	–	коэффициент пропускания света в поляризаторе
									112 .

I0	Ip	Ia ~ cos2 φ

Рис. 10

113

• Световую волну с амплитудой Ер, вышедшую из поляризатора, разложим на две составляющие:

E1	= Epsinφ		и	E2 = Epcosφ,
где	r			r	перпендикулярная
	E1 -	составляющая вектора Ep ,
главному rсечению анализатора				и E2	- составляющая
вектора		Ep , параллельная главному сечению анализатора,

φ – угол между главными сечениями поляризатора и анализатора.

• Очевидно, что анализатор пропустит только колебания
вектора	r
	E2 .	= E2cos2φ,
	E2
	2		p
Поскольку I ~ E2 , то				Ia = Ip cos2 φ.	(4)

Формула (4) – это закон Малюса.

114

•Интенсивность света, вышедшего из анализатора, равна произведению интенсивности света, вышедшего из поляризатора на косинус в квадрате угла между главными сечениями поляризатора и анализатора.

•В общем случае в правую часть формулы (4) надо ввести

коэффициент пропускания					ka света в анализаторе. Тогда:
		Ia = ka Ip cos2 φ,					(5)
или, с учетом формулы (3):
	Ia =		1	ka kp I	0 cos2 φ.		(6)
	2

• Формула (6) – это закон Малюса с учетом пропускания света в поляризаторе и анализаторе. 115

5. Искусственное двойное лучепреломление

Двойное лучепреломление может возникать в прозрачных изотропных (аморфных) телах, а также в кристаллах кубической системы под влиянием различных воздействий. В частности, это может происходить, например, при механических деформациях. При этом изотропное вещество становится анизотропным и, следовательно, двоякопреломляющим. Явление искусственной анизотропии под воздействием механических нагрузок было открыто Брюстером (1818 г.) и получило название фотоупругости или пьезооптического эффекта.

Мерой оптической анизотропии является разность показателей преломления обыкновенного nо и

необыкновенного nе лучей.	116

• Опыт показывает, что эта разность прямопропорциональна механическому напряжению σ .

no − ne	= kσ,	(7)

где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств вещества, а напряжение

•Для обнаружения искусственного двойного лучепреломления можно воспользоваться таким веществом как стекло.

•Поместим стеклянную пластинку между двумя скрещенными поляризаторами. Если пластинка на подвержена деформации, то свет через эту систему не

проходит. 117

Рис. 11

•На рис. 11 Р – поляризатор, А – анализатор, Q – стеклянная пластинка, F – сила, создающая одностороннее сжатие пластинки.

•Если же стекло подвергнуть деформации, то свет через данную систему проходит, причем картина на экране получается в виде цветных полос, каждая из которых соответствует одинаково деформированным местам

пластинки. 118

•Помещая прозрачные фотоупругие модели реальных деталей машин и механизмов между поляризатором и анализатором и подвергая их различным нагрузкам, можно изучать распределения возникающих внутренних напряжений. Это дает возможность судить о качестве конструкторских разработок.

•Отметим также, что явление искусственной анизотропии было открыто Брюстером (1818 г.) и получило название фотоупругости или пьезооптического эффекта.

•Оптически изотропный диэлектрик (твердый, жидкий или газообразный) может стать оптически анизотропным при внесении его во внешнее однородное электрическое

поле. Это явление, открытое Керром в 1875 г., получило

119

название «эффект Керра».

Рис. 12

•На рис. 12 показана ячейка Керра, помещенная между скрещенными поляризатором Р и анализатором А. Ячейка представляет герметическую кювету с жидкостью, в которую введен конденсатор.

•При отсутствии напряжения на конденсаторе свет через анализатор А не проходит. Под действием электрического поля жидкость приобретает свойства одноосного

кристалла с оптической осью, ориентированной вдоль

120

поля.