Поляризация при двойном лучепреломлении. Двойное лучепреломление

Двойное лучепреломление.

Встречаются среды, показатель преломления которых различен для света, линейно-поляризованного в том или другом направлении. Допустим, например, что имеется некий материал, состоящий из вытянутых несферических молекул, длина которых больше их ширины; предположим, что молекулы в веществе выстроены так, что их большие оси оказались параллельными. Что произойдет, когда на тело подействует осциллирующее электрическое поле? Предположим, что такая структура молекул способствует тому, что электроны в материале легче поддаются колебаниям вдоль оси молекулы, чем поперек нее. При таких условиях следует ожидать, что поляризация в одном направлении будет вызывать один эффект, а поляризация, направленная под прямым углом к первой, - совсем другой. Назовем направление осей молекул оптической осью. Показатель преломления принимает разные значения в зависимости от того, направлена ли поляризация вдоль оптической оси или перпендикулярно ей. Среда с такими свойствами называется двоякопреломляющей. Она обладает двумя разными способами преломления, т.е. двумя показателями преломления в зависимости от поляризации света в среде.

Рассмотрим, что получится, если направить поляризованный луч на пластинку двоякопреломляющего материала. Если поляризация параллельна оптической оси, свет пройдет через пластинку с одной скоростью, а если поляризация перпендикулярна - с другой скоростью. Интересная ситуация возникает, если луч света поляризован, например, под углом в 45⁰ к направлению оптической оси. Тогда поляризацию можно представить в виде суммы поляризаций в направлении х и у с равными амплитудами и фазами. Поскольку лучи с поляризациями вдоль осей х и у движутся в среде с разной скоростью, фазы обеих компонент поля будут расти по-разному.

Таким образом, несмотря на совпадение фаз х - и у -компонент вначале, внутри среды между ними появится разность фаз, пропорциональная глубине проникновения света в среду. Если пластинка имеет такую толщину, что разность фаз на выходе между поляризациями по осям х и у равна 90⁰, то свет выйдет из пластинки поляризованным по кругу. Пластинки такой толщины называются пластинками в четверть волны, поскольку они приводят к разности фаз в одну четвертую цикла. Пропуская линейно поляризованный свет через две пластинки в четверть волны, снова получаем линейно-поляризованный свет, но направление поляризации повернется на прямой угол.

Двойное лучепреломление может быть создано искусственно в жидкостях. Рассмотрим жидкость, состоящую из длинных асимметричных молекул, которые несут вблизи своих концов распределенный положительный или отрицательный заряд, т.е. молекулы имеют дипольный момент. Сталкиваясь, молекулы в жидкости принимают любую ориентацию, причем какого-либо преимущественного направления ориентации не существует. Но если приложить электрическое поле, молекулы будут выстраиваться вдоль поля и в этот самый момент жидкость становится двоякопреломляющей средой. Взяв два поляроида и прозрачную ячейку с жидкостью такого сорта, можно создать устройство, которое пропускает свет только при включении электрического поля. В результате мы получаем быстродействующий электрический переключатель для света, который называют ячейкой Керра. А сам эффект, когда в жидкости возникает двойное лучепреломление под действием электрического поля, называется эффектом Керра.

Поиск по сайту: