Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
10°. Все двоякопреломляющие кристаллы в той или иной степени поглощают свет. Это поглощение анизотропно: показатель поглощения (V.3.2.10) зависит от ориента-
502
ГЛ. V.4. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
ции электрического вектора световой волны и от направления распространения света в кристалле, а также от длины волны. Это явление называется дихроизмом, или плеохроизмом, так как проявляется в различной окраске кристаллов по разным направлениям. Примером сильно дихроично-го кристалла является турмалин — одноосный кристалл, в которой обыкновенный луч поглощается во много раз сильнее необыкновенного. Еще более ярко выраженным дихроизмом обладают кристаллы герапатита, которые используют для изготовления тонких пленок, преобразующих естественный свет в линейно поляризованный и называемых поляроидами.
§ У.4.3. Интерференция поляризованного света
1°. Цуги волн со всевозможными ориентациями относительно луча плоскостей их поляризации, входящие в состав естественного света, некогерентны, так как соответствуют излучению различных независимых атомов источника света. Все эти цуги участвуют в образовании обыкновенной и необыкновенной волн, распространяющихся в одноосном кристалле при падении на него естественного света. Однако вклад каждого отдельного цуга в эти две волны, вообще говоря, неодинаков. Он больше в ту волну, плоскость поляризации которой составляет меньший угол а с плоскостью поляризации цуга. Иными словами, обыкновенная и необыкновенная волны в основном порождаются разными цугами, входящими в состав естественного света. Следовательно, обыкновенная и необыкновенная волны, распространяющиеся в одноосном кристалле при падении на него естественного света, некогерентны.
2°. Обыкновенная и необыкновенная волны, распространяющиеся в одноосном кристалле при падении на него линейно поляризованного света (полученного из естественного, например, с помощью поляризационной призмы (V.4.2.90) или какого-либо другого поляризатора), когерентны между собой. Это связано с тем, что у всех цугов, входящих в состав падающего света, плоскости поляризации ориентированы одинаково.
§ V.4.3. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА
503
Пусть параллельный пучок света, прошедшего через поляризатор П (рис. V.4.10), падает нормально на поверхность ab плоскопараллельной пластинки Bt вырезанной из одноосного кристалла параллельно его оптической оси MN (ось MN параллельна плоскости ab). На рис. V.4.11 показан вектор Ai амплитуды і-го цуга, который отложен вдоль линии р—р, соответствующей направлению колебаний электрического вектора в свете, выходящем из поляризатора. Вклады і-го цуга в обыкновенную и необыкновенную волны характеризуются амплитудами Aio = Ai sin а и Aie = Ai cos а, отношение которых (Ai0/Aie) = tg а одинаково для всех цугов. В частности, если а = тс/4, то Aio = Aiet так что попарно когерентные цуги, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях, имеют одинаковые интенсивности.
3°. На входе в кристаллическую пластинку В (п. 2°) электрические векторы E0 и Ee обыкновенной и необыкновенной волн колеблются в одной фазе, а их геометрическая сумма равна электрическому вектору Ep линейно поляризованного монохроматического падающего света: E^ = E0 + Ee. В пластинке обыкновенная и необыкновенная волны распространяются с разными скоростями (V.4.2.80). Поэтому на выходе из пластинки толщиной d взаимно перпендикулярные электриче-/ >
ские векторы E0 и Ee обыкновенной и необыкновенной волн колеблются со сдвигом по фазе
* 2nAs _ 2nd, ч
Аф— ^ л (^0 л.ео),
A0 ло
П а d В
Рис. V.4.10
Рис. V.4.11
504
ГЛ. V.4. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
где As — оптическая разность хода этих волн (V.4.2.80), a Xq — длина волны света в вакууме. Следовательно, в результате прохождения через пластинку свет становится, в общем случае,
эллиптически поляризованным (IV.4.1.7°): конец вектора / » *
E = E0 + Ee описывает эллипс, лежащий в плоскости, перпендикулярной лучу. Если а — угол между направлением колебаний вектора Ep и оптической осью MN пластинки, то амплитуды Ac и Ae векторов E0 и Ee равны: Ac -Ap sin а и Ae -Ap cos а,
где Ap — амплитуда вектора Ep. В отсутствие поглощения све-
/ /
та в пластинке амплитуды векторов E0 и Ee также равны Ac и Ae.
4°. В зависимости от толщины d пластинки возможны несколько частных случаев:
а) Пластинка в четверть волны, толщина которой удовлетворяет соотношению d(n0 - л go) = ± (т + ^ )?, где т =0, 1,
2,..., знак плюс соответствует оптически отрицательному кристаллу, а знак минус — оптически положительному (V.4.2.60).
* /
На выходе из такой пластинки колебания векторов E0 и Ee
сдвинуты по фазе на 71/2. Если, кроме того, а = п/4, то свет, выходящий из пластинки, циркулярно поляризован (IV.4.1.70).
б) Пластинка в полволны, d(n0 - neQ) = ± (т + ^ )А0. На
» /
выходе из такой пластинки колебания векторов E0 и Ee сдвинуты по фазе на п. Свет, выходящий из пластинки, остается линейно поляризованным. Однако направления колебаний векторов Ep и E' падающего и проходящего света симметричны относительно главной плоскости пластинки (рис. V.4.12).
