Двойное лучепреломление

Есть такие материалы, показатель преломления которых различен для света с различными плоскостями поляризации. Физическая причина такого свойства заключена в особом устройстве молекул. Например, молекулы несферические и вытянутые. При этом собственные частота колебаний электронов вдоль вытянутости w01 и поперек – w02 - могут оказаться разными. На предыдущем занятии было установлено, что показатель преломления вещества зависит от разности w -w2. Чем меньше разность, тем больше показатель преломления. Далее ось вытянутых молекул будем называть оптической осью. Если направление колебаний электрического вектора происходит вдоль оптической оси, то показатель преломления - один. Если электрический вектор колеблется поперек оптической оси, то показатель преломления другой. При прохождении одного и того же слоя вещества светом с ориентацией колебаний электрического вектора по и поперек оптической оси фаза волны будет изменяться на разные значения. Такие вещества называют двоякопреломляющими. Волну, для которой показатель преломления увеличен, называют необыкновенной, а другую - обыкновенной.

Рассмотрим, что получится, если плоскополяризованный свет пропустить через двоякопреломляющую пластинку с оптической осью, составляющей 45о с направлением колебаний электрического вектора.

Как вам уже хорошо известно, любую поляризацию можно представить в виде суперпозиции двух взаимно перпендикулярных поляризаций. Разложим исходную волну на две волны с перпендикулярными плоскостями поляризации. Электрический вектор одной из них колеблется вдоль оптической оси материала, а другой - перпендикулярно. Несмотря на то, что вначале разность фаз волн равна нулю, из-за различия фазовых скоростей по мере проникновения волны внутрь материала возникает разность фаз. Если толщина пластинки такова, что вышедшие из нее волны имеют разность фаз 900, то результирующая волна будет иметь круговую поляризацию. Пластинку толщины, при которой разность хода волн указанной поляризации равна четверти длины волны, называют четвертьволновой пластинкой.

Вопрос 3. Электромагнитная волна с круговой поляризацией падает на четвертьволновую пластинку. Какую поляризацию будет иметь волна на выходе?

Задача 5 [ФЛФ33.5]. Показатели преломления кристаллического кварца для света с длиной волны 600 нм равны no=1,544 и nн=1,553 для обыкновенного и необыкновенного лучей соответственно. В кристалле кварца, вырезанном параллельно оптической оси, можно получить максимальную разность скоростей обыкновенной и необыкновенной волн, если они перпендикулярно падают на поверхность кристалла. Какой должна быть толщина четвертьволновой пластинки, если используется свет с указанной длиной волны?

Задача 6. Придумайте устройство, с использованием двоякопреломляющего материала, с помощью которого можно было бы из одного луча неполяризованного света получать два луча со взаимно перпендикулярными линейными поляризациями.