4.2.6. Двойное лучепреломление, построения Гюйгенса для анизотропных сред.

Рассмотрим явление двойного лучепреломления. Пусть свет падает на поверхность анизотропного кристалла с осью ОО^’, ориентированной произвольным образом.

З

а время ; волна 1 распространится по кристаллу. Построим эллипсоиды (лучевые)!! для такого случая. Направление луча определяется на точку касания. Эти направление не совпадают между собой. Направления распространения фазы определяются направлением нормали к волновому фронту. Волновой – касательная к лучевым поверхностям.

Нормаль к волновому фронту и направление луча совпадают только для обыкновенной волны.

Рассмотрим ряд случаев.

1. Свет падает вдоль оси перпендикулярной поверхности кристалла, в случае е и о идут по одному направлению с одинаковыми скоростями.

2. Нормальное падение света, но ось расположена под углом к поверхности кристалла.

З амечание: Закон Снелиуса выполним только для фазовой поверхности, т. е. волнового фронта. В данном случае волновой фронт движется не преломляясь, тогда как лучи испытывают двойное лучепреломление.

Е сли вращать кристалл, то необыкновенный луч будет вращаться вокруг обыкновенного.

3.

Падение света перпендикулярно оптической оси, лежащей параллельно поверхности кристалла. Две волны каждая из которых движется со скоростями:

;

Эти волны поляризованы в двух взаимно перпендикулярных направлениях, поэтому в зависимости от толщины кристалла поляризация будет меняться.

Время задержки одной волны относительно другой. Поляризация эллиптическая.

Разность хода

Разность фаз

В случае ; m=1,3,…

С охраняется линейная поляризация, но направление поляризации симметрично исходному.

Б) ; m=0,1,2,3,…

Состояние поляризации не меняется.

В) ; m=0,1,2,3,…

На выходе будут волны круговой поляризации.

Обычно явления наблюдаются при падении света на кристалл по схеме 3 рассматривается в следующей оптической схеме:

Если на выходе поместить еще один поляроид, то будут наблюдать окраски кристаллических пластинок.

в случае параллельных поляризаторов:

в случае скрещенного

Дальше рассматривается по классическому рассмотрению интерференции. Условие максимума и минимума приводит к окраске пластинок.

4.5 Нелинейная оптика. Оптика сильных световых полей.

Физика была бы скучна, а жизнь совершенно невозможна, если бы все физические явления вокруг нас были линейными. К счастью, мы живем в нелинейном мире, и если линеаризация украшает физику, то нелинейность делает ее захватывающей.

И. Р. Шен «Принципы нелинейной оптики».

4.5.1 Исторический обзор.

Нелинейная физика объединяет круг явлений, обусловленных зависимостью оптических параметров вещества от интенсивности света.

Нелинейная оптика получила интенсивное развитие в 60-х годах нашего века, в связи с бурным развитием физики лазеров. Первые опыты по удвоению частоты света (генерации второй гармоники) были сделаны в 1961 г. Франкеном с сотрудниками (США). В этом эксперименте луч рубинового лазера с нм пропускался через кристалл кварца; при этом на выходе из кристалла наблюдалось излучение с км.

Уже в 1963 г. были созданы эффективные генераторы оптических гармоник.

В 1961 г. было зарегистрировано явление двух фотонного поглощения. В 1962-63 г. обнаружено и объяснено явление вынужденного комбинационного рассеянья света.

В 1960-63 г. были сформулированы теоретические основы нелинейной оптики.

Основные нелинейные явления, ставшие классическими, и играющие важную роль в науке и технике.

1. Оптическое выпрямление (или оптическое детектирование), т.е. появление статическое электрической поляризации в сильных световых полях.

2. Генерация гармоник, т.е. возбуждение проходящей световой волной частоты ω волн с частотами 2ω, 3ω, …

3. Преобразование частот в широком спектральном диапазоне и

4. Самофокусировка света в нелинейной среде.

5. Многофотонное поглощение света.

6. Вынужденное рассеяние света.