§14. Длина волны и волновое число при переходе волны из вакуума в среду

14.1. Длина волны

14.2. Волновое число

§15. Фазосдвигающие пластинки. Получение света с произвольной поляризацией

Одноосный кристалл, вырезанный параллельно его оптической оси ОО,называютфазосдвигающей пластинкой. Если на такой кристалл перпендикулярно его оптической оси падает световой пучок, то внутри кристалла образуются о- и е-лучи, распространяющиеся в одном направлении с разными скоростямиv₀иv_e, поляризованные в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях.

При прохождении через кристалл толщиной dфаза о-волныприx=dстанет равной

(1)

С учетом , гдеn₀– показатель преломления о-луча, получим

. (2а)

Аналогично для е-луча

. (2б)

Разность фаз о- и е-волн на выходе кристалла будет равна

, (3)

где — волновое число и длина волны в вакууме.

Произведение геометрического пути на показатель преломления среды L=nlназываютоптическим путем. А разность двух оптических путей называютоптической разностью хода. Соотношение (3) в терминах оптической разности хода о- и е-лучей имеет вид

(4)

Примечание. Это отношение соблюдается во всех волновых процессах.

Подбирая толщину пластинки dможно менятьимежду о- и е-волнами.

Возможны следующиеварианты:

1. Если Δφ≠πилиπ,то в общем случае на выходе пластинки получим эллип­тически поляризованный свет.

2. Если Δφ=π,что соответствует Δ=λ₀/2 (такую пластинку называютполуволновой), то на ее выходе получим линейно поляризованный свет.

3. Если Δφ=π/2,что соответствует Δ=λ₀/4 (такую пластинку называютчетвертьволновой), то на выходе пластинки в общем случае будет эллиптически поляризованный свет. Однако, если на такую пластинку падает линейно поляризованный свет с амплитудойА,плоскость поляризации которого по отношению к оптической оси кристаллаOOповернута на уголα=π/4,то проекции амплитудыАна осиOXиOY,перпендикулярные и параллельные оптической оси, будут и на выходе кристалла. получим циркулярно поляризованный свет.

г). Если после пластинки с Δ=λ₀/4 поставить вторую пластинку c Δ=λ₀/4, то суммарная оптическая разность хода о- и е-волн после двух пластинок будет равна Δ=λ₀/2 и линейно поляризованный свет на входе первой пластинки и на выходе второй пластинки останется линейно поляризованным, но будет иметь новое направление плоскости поляризации. Можно также считать, что циркулярно поляризованный свет на входе второй пластинки на ее выходе превратился в линейно поляризованный. Таким образом можно превращать эллиптически (циркулярно) поляризованный свет в линейно поляризованный и наоборот.

§16. Искусственная анизотропия

Как показывает опыт, если изотропное вещество поместить в электрическое поле либо его деформировать, то в веществе возникает выделенное направление в пространстве (оптическая ось). Это явление называют искусственной анизотропией.

В электрическом поле оптическая ось направлена вдоль поля ,а при деформации тела в направлении его растяжения или сжатия вещество с искусственной оптической осью ведет себя также как одноосный кристалл.

§17. Оптически активные вещества

Вещества, поворачивающие плоскость поляризации линейно поляризованного света вокруг направления распространения светового луча, называют оптически активными.

При прохождении лучом в таком веществе пути lплоскость поляризации света поворачивается на угол

(1)

где α—коэффициент пропорциональности. Например, для кварца α = 21,7град/мм (дляl=590нм).

Многие жидкости (скипидар, раствор сахара в воде) также обладают оптической активностью. Если оптически активная среда — раствор, то полагают , гдеρ — концентрация раствора. Тогда

. (2)

Коэффициeнт называютпостоянной вращения. Если вещество поместить в магнитное поле с напряженностью, а луч света направить вдоль направления поля, то вещество также становится оптически активным (эффект Фарадея). В этом случае

, (3)

где α—постоянная вещества.