Способы получения поляризованного света

Во многих прозрачных кристаллах наблюдается явление двойного лучепреломления – раздваивания падающего на кристалл светового пучка, при котором на выходе из кристалла получается два световых луча (рис. 3.3). Эти лучи являются плоскополяризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Один из этих лучей подчиняется обыкновенному закону преломления: показатель преломления этого луча не зависит от направления распространения луча в кристалле, и скорость распространения такого луча одинакова по всем направлениям. Такой луч называют обыкновенным или -лучом.

Показатель преломления второго луча меняется при изменении направления его распространения в кристалле. Скорость распространения данного луча в кристалле зависит от его направления. Такой луч называют необыкновенным или -лучом ).

В анизотропном кристалле имеется направление, вдоль которого скорости распространения обыкновенного и необыкновенного лучей совпадают. Его называют оптической осью кристалла. Количество оптических осей зависит от типа симметрии кристалла. Кристаллы с одной оптической осью называются одноосными (например, исландский шпат, кварц). Если в кристалле две оптические оси, то он называется двуосным кристаллом (к примеру, слюда).

Устройства, изготавливаемые из анизотропных кристаллов, предназначенные для получения поляризованного света, называют поляризаторами. Если поляризатор применяется для анализа поляризованного света, его называют анализатором. Для изготовления поляризаторов (анализаторов) применяют анизотропные кристаллы с двойным лучепреломлением.

Из исландского шпата изготавливают призмы Николя (или, просто, николи). Николь – это две призмы, склеенные канадским бальзамом. Падающий на переднюю грань призмы естественный луч раздваивается на обыкновенный и необыкновенный. Обыкновенный луч на границе «шпат – канадский бальзам» претерпевает полное внутреннее отражение, так как канадский бальзам ( ) является для него средой менее плотной, чем исландский шпат ( ), а затем поглощается зачерненной боковой поверхностью призмы. Из николя выходит параллельно падающему один поляризованный необыкновенный луч. Призмы, устроенные подобным образом, называют поляризационными.

В двоякопреломляющих призмах используют различие в показателях преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, чтобы развести их возможно дальше друг от друга. Примером таких призм могут служить призмы из исландского шпата и стекла, призмы, составленные из двух призм из исландского шпата со взаимно перпендикулярными оптическими осями.

Для получения поляризованного света также используют двоякопреломляющие кристаллы, обладающие дихроизмом. Дихроизм – это неодинаковая степень поглощения обыкновенного и необыкновенного лучей света. В таких дихроичных кристаллах коэффициент поглощения света зависит от ориентации вектора . Например, из кристалла турмалина толщиной всего 1 мм выходит только необыкновенный луч. Еще сильнее поглощает один из лучей сернокислый йод-хинин (герапатит). Осаждая на целлулоидную пленку одинаково ориентированные кристаллики герапатита, можно получить поляризатор, поглощающий обыкновенный луч уже при толщине пленки 0,1 мм. Такие поляризационные устройства называются поляроидами.

Лазерное излучение в большинстве случаев линейно поляризовано. Частично поляризованным является свет, излучаемый жидкокристаллическими экранами часов, мониторов и т. д. Кроме этого частично поляризованные лучи получаются при отражении и преломлении света на границе раздела двух диэлектриков, даже тогда, когда обе среды оптически изотропны. В этом случае анизотропией обладают не вещества – имеет место анизотропия условий распространения. Как показывает опыт, в отраженном луче преобладают колебания светового вектора , перпендикулярные плоскости падения, в преломленном луче – колебания, параллельные плоскости падения.