double arrow

Двойное лучепреломление.

Некоторые анизотропные кристаллы обладают способностью по-разному пропускать колебания вдоль различных направлений кристаллической решетки. В таких кристаллах световой луч делится на два линейно поляризованных луча со взаимно перпендикулярными плоскостями колебаний. Явление получило название двойного лучепреломления (рисунок 33).


Рисунок 33

Один из лучей (О на рисунке 34) подчиняется законам геометрической оптики при отражении и преломлении на гранях кристалла. Для него отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно относительному показателю преломления кристалла и не зависит от угла падения и направления в кристалле. Этот луч получил название обыкновенного луча. Обыкновенный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью.

У второго луча (е на рисунке 34) отношение синуса угла падения к синусу угла отражения зависит от угла падения и направления в кристалле. Кроме того, он, как правило, не лежит в плоскости падения и отклоняется от обыкновенного луча даже при нормальном падении. Этот луч получил название необыкновенного луча.


Рисунок 34

В анизотропных кристаллах существует одно или два направления, вдоль которых лучи не раздваиваются. Такое направление получило название главной оси кристалла. Плоскость, в которой лежит главная ось кристалла, называют главной плоскостью или главным сечением кристалла. При рассмотрении двойного лучепреломления за главную плоскость принимают плоскость, в которой лежит луч и главная ось кристалла.

У обыкновенного луча колебания вектора напряженности электрического поля происходят в плоскости, перпендикулярной плоскости главного сечения, у необыкновенного – в плоскости главного сечения.

Двойное лучепреломление обусловлено анизотропией оптических свойств кристаллов, которые в свою очередь зависят от особенностей строения атомов и молекул и кристаллической структуры данного кристалла. В неизотропных кристаллах электрические заряды (электроны и ионы) под действием электрического поля по-разному смещаются в зависимости от направления волны, что приводит к различным значениям диэлектрической проницаемости e в этих направлениях, а следовательно, и показателя преломления n, так как:

,                                                                (77)

где n – показатель преломления кристалла;

   e – его диэлектрическая проницаемость;

   m – магнитная проницаемость.

Для большинства диэлектриков m = 1, поэтому .

Так как скорость света u в веществе связана со скоростью света в вакууме с и показателем преломления вещества n соотношением:

.                                       (78)

В одноосных кристаллах значение диэлектрической проницаемости зависит от угла между главной осью кристалла и направлением в кристалле. Для любых направлений, перпендикулярных главной оси кристалла, значение диэлектрической проницаемости постоянно. Так как вектор напряженности электрического поля обыкновенной волны перпендикулярен плоскости главного сечения, а следовательно, и главной оси кристалла, то скорость обыкновенной волны постоянна и не зависит от направления в кристалле (рисунок 35).


Рисунок 35

На рисунке 35 ОО¢ – направление главной оси кристалла, плоскость чертежа совпадает с главным сечением обыкновенного луча.

У необыкновенного луча колебания вектора напряженности электрического поля  происходят в плоскости главного сечения, поэтому в зависимости от направления волны (см. рисунок 35) вектор  составляет разные углы с главной осью кристалла. В направлении главной оси вектор  перпендикулярен главной оси, поэтому скорость необыкновенной волны в этом случае равна скорости обыкновенной волны – раздвоения луча нет. Во всех остальных случаях скорость необыкновенной волны может быть больше скорости обыкновенной волны (отрицательный кристалл, например, исландский шпат) или меньше (положительный кристалл, например, кварц). На рисунке 36 рассмотрен случай отрицательного кристалла, ОO¢ – направление главной оси, плоскость чертежа совпадает с плоскостью главного сечения.


Рисунок 36


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: