Искусственная оптическая анизотропия

Двойное лучепреломление.

Поляризация при отражении и преломлении.

Поляризация света.

Поляризацией света называется выделение линейно поляризованного света из неполяризованного (естественного). Для этого процесса служат поляризаторы, изготовленные из материалов с особым молекулярным строением. Они должны выделять из всевозможно ориентированных векторов напряжённости электрического поля лишь одно направление. Главной плоскостью поляризатора называется плоскость поляризации света, пропускаемого поляризатором. То же самое справедливо и для анализатора.

Если свет, прошедший через поляризатор (или поляризованный иным способом)попадает в анализатор, то интенсивность на выходе определяется законом Малюса:

I = I₀cos²α (5.1)

Закон Малюса: интенсивность линейно поляризованного света пропорциональна квадрату косинуса угла между плоскостью колебаний падающего света и главной плоскостью анализатора.

При падении на границу раздела двух сред свет отражается и преломляется и при этом частично поляризуется. В отражённом свет преобладают колебания вектора Е напряжённости электрического поля перпендикулярно плоскости падения, а в проходящем – колебания в плоскости падения. При некотором угле падения отражённый луч полностью поляризуется, и при этом отражённый и преломлённый лучи составляют угол 90˚. Закон Брюстера: отраженный свет полностью линейно поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения (угол Брюстера), который удовлетворяет условию: tg i_Бр = n₂₁.

Это явление наблюдается в большинстве кристаллов и объясняется оптической анизотропией кристаллов. При попадании в кристалл под произвольным углом, луч света может разделиться на два луча «обыкновенный» и «необыкновенный». Первый подчиняется закону преломления, а второй не подчиняется, в частности, он не лежит в плоскости падения. В кристалле имеется так называемая оптическая ось – направление, вдоль которого свет распространяется без двойного лучепреломления.

· Независимо друг от друга немецкий физик Т.Зеебек и Д.Брюстер обнаружили явление фотоупругости, состоящее в том, что оптически изотропное тело под действием деформирующих сил становится оптически анизотропным. Например, при одностороннем растяжении-сжатии стеклянная пластинка приобретает свойства кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением растяжения-сжатия. Для показателей преломления возникающих в таких случаях обыкновенного и необыкновенного лучей справедлива формула: n_o-n_e=kσ, где σ – механическое напряжение, k- коэффициент, зависящий от свойств вещества. Явление фотоупругости используется в технике для изучения внутренних напряжений.

· Шотландский физик Керр обнаружил, что жидкий или твёрдый изотропный диэлектрик в сильном электрическом поле становится анизотропным, т.е. приобретает свойства кристалла, оптическая ось которого совпадает с направлением вектора напряжённости внешнего электрического поля. Происходит двойное лучепреломление, причём n_o-n_e=BλE². Здесь В – константа Керра, зависящая от длины волны λ, природы вещества и его температуры (В быстро уменьшается с увеличением температры); Е – напряжённость внешнего поля. Данное явление называется эффектом Керра.