При падении естественного луча света под определенным углом на анизотропный кристалл возникают две световые волны, которые различаются своими волновыми поверхностями. Эти волны называют обыкновенной и необыкновенной. У обыкновенной волны волновая поверхность - сфера, у необыкновенной - эллипсоид вращения вокруг оптической оси кристалла.
Оптической осью называют направление в кристалле, при повороте вокруг которого анизотропных свойств в нем не наблюдается.
Существует большая группа одноосных кристаллов, например, исландский шпат (кальцит СаСО3) и двухосных кристаллов: турмалин, кварц и др., у которых две оптических оси.
Кристаллы характеризуются главным сечением - плоскостью, проходящей через оптическую ось и падающий световой луч. В главном сечении волновые поверхности обыкновенного и необыкновенного лучей образуют окружность и эллипс соответственно.
Для обыкновенной волны кристалл является изотропным, так как она распространяется по всем направлениям с одной и той же скоростью v0.
Если свет распространяется вдоль оптической оси АА, то необыкновенная волна имеет такую же скорость vе= v0, что и обыкновенная волна.
|
Рис. 4.5 |
При распространении света в направлении, перпендикулярном оптической оси, скорость необыкновенной волны больше, чем скорость обыкновенной (vе > v0). Такие кристаллы называют оптически отрицательными (например, исландский шпат).
Если же vе<v0, то кристаллы называют оптически положительными (рис. 4.5, а, б).
|
Рис. 4.6 |
1. Пусть параллельный пучок естественного света падает нормально на поверхность кристалла, оптическая ось АА которого составляет угол a с направлением падающего пучка света (рис. 4.6).
Как только плоский фронт падающей волны достигает поверхности кристалла МN, все точки ее становятся источниками двух типов вторичных световых волн - обыкновенной (о) и необыкновенной (е).
Колебания вектора 
в обыкновенной волне происходят перпендикулярно плоскости рис. 4.6 (перпендикулярно плоскости главного сечения), а колебания вектора в необыкновенной волне происходят параллельно плоскости главного сечения (рис. 4.6).
Угол b между лучами обыкновенной и необыкновенной волн определяется отношением ve/vo.
Когда говорят о скорости распространения света в среде, то имеют в виду скорость распространения волнового фронта, т.е. фазовую скорость.
Вектор этой скорости в каждой точке перпендикулярен к поверхности фронта.
В оптике рассматривается еще и лучевая скорость, характеризующая распространение световой энергии.
Лучевая скорость обыкновенной волны совпадает с фазовой скоростью в одноосном кристалле и в любой изотропной среде. Для необыкновенной волны эти скорости совпадают только при распространении света вдоль оптической оси либо перпендикулярно к ней, а в остальных случаях не совпадают.
2. Пусть плоская волна естественного света падает нормально на поверхность кристалла, у которого оптическая ось АА перпендикулярна к его поверхности (рис. 4.7).
|
Рис. 4.8 |
|
Рис. 4.7 |
При падении света параллельно оптической оси кристалла скорости распространения обыкновенной и необыкновенной волны равны (vе = v0).
Фронты обыкновенной и необыкновенной волн совпадают и двойного лучепреломления не происходит.
3. Пусть плоская волна естественного света падает нормально на поверхность кристалла, у которого оптическая ось АА параллельна его поверхности (рис. 4.8).
В этом случае лучи обыкновенной и необыкновенной волн не разделяются, но скорость распространения необыкновенной волны больше скорости распространения обыкновенной волны (vе > v0).
Поможем написать любую работу на аналогичную тему