6.4. Оптические свойства одноосных кристаллов. Обыкновенный и необыкновенный лучи.

Опт. св-ва одноосных кристаллов описывается просто. К одноосным оптическим кристаллам относятся кристаллы, которые имеют тетрагональную, гексагональную и ромбоэдрическую кристаллические решётки. для кристаллов, имеющих кубическую решетку, , т.е. они являются опт. изотропными. В случае одноосного кристалла векторы Е и В можно разложить на составляющие: вдоль оптической осиии составляющей перпендикулярно оптической осии:,, тогдаи, гдеи- продольная и поперечная диэлектрические проницаемости. Два случая:1. Вектор D перпендикулярен гл. сечению кристалла. Тогда Е также перпендикулярен плоскости гл. сечения, и можно записать: ,, тогда. Из ур-ий Максвелла:,,, откуда. Поскольку, то. Обозначим фазовую скорость волны. Поскольку в нашем случае величины ω иk – вещественные и постоянные, то , гдеПолученный результат показывает, что скорость волны, поляризованной в плоскости, перпендикулярной плоскости падения (s-поляризация), не зависит от направления ее распространения. Такая волна называется обыкновенной. Величина n₀ – показатель преломления света для обыкновенной волны - не зависит от направления ее распространения в кристалле. 2. Вектор D лежит в плоскости гл. сечения. В этом случае вектор Е тоже лежит в плоскости гл. сечения. Представим вектор Е в виде суммы , где- составляющая вектораE вдоль D, E_N – проекция на нормаль к оптической оси. Тогда можно записать или, после преобразований окончательно,.Фазовая скорость,- показывает, что скоростьзависит от направления распространения волны. По этой причине волну, электрический вектор которой плоскости главного сечения, называют необыкновенной. Когда, то,. Если необыкновенная волна распространяется вдоль опт. оси, ее скорость будет равна скорости распространения обыкновенной волны. Когда волна распространяется перпендикулярно опт. осии, скорость распространения:, где- скорость необыкновенной волны вдоль направления, перпендикулярного оптической оси кристалла. Можно также ввести соответствующие показатели преломления,

6.5. Построения Гюйгенса для различных случаев преломления лучей на поверхности кристаллов. Поляризационные приспособления. Поляроиды.

Рассмотрим некоторые случаи преломления света в одноосных кристаллах. Для этого будем пользоваться построением Гюйгенса. Поверхности, используемые в этом построении, есть лучевые поверхности, поскольку по правилу Гюйгенса для получения фронта плоской волны проводят плоскость, касательную к поверхности Гюйгенса, а фронт волны касателен именно к лучевой поверхности. Построение Гюйгенса для изотропных сред приведено на рис.1.

1. Построение Гюйгенса для положительного кристалла (), опт. ось которого направлена под произвольным углом к пов-ти кристалла и лежит в плоскости падения (рис2).

Пусть АС участок волнового фронта падающей волны. Отрезок СВ принимается за единицу. Точка А, лежащая на поверхности кристалла, принимается за центр сечения лучевой поверхности. Радиус сечения окружности для обыкновенного луча равен , а эллиптическое сечение для необыкновенного луча чертится так, чтобы его большая полуось, отложенная в направлении, параллельном опт. оси 00', была равна, а малая. После этого из точки В проводятся касательные к окружности и к эллипсу. Прямые, проведенные из точки А в точки касания, являются искомыми лучами: обыкновенный луч проходит через точку касания, находящуюся на окружности, необыкновенный на эллипсе.

2.Оптическая ось параллельна преломляющей грани кристалла. В случае нормального падения обыкновенный и необыкновенный лучи распространяются в кристалле, не преломляясь (рис.3). Однако волновые фронты волн не совпадают.