3.2. Измерение коэффициентов преломления

Измерение коэффициентов преломления кристаллов необходимо для точного определения нелинейной восприимчивости и направлений синхронизма.

Известно два основных метода измерения показателей преломления — метод призм и иммерсионный метод.

Метод призм позволяет измерять все главные показатели преломления и их дисперсию с точностью до 0,001. Для этого обычно нужны две призмы, вырезанные определенным образом с большой точностью.

Показатель преломления вещества удобнее всего определять по углу наименьшего отклонения луча [127]. Угол минимального отклонения 5, преломляющий угол при вершине призмы а, и показатель преломления связаны соотношением

Угол наименьшего отклонения может быть измерен на гониометре с точностью до градуса. Точность измерения показателя преломления обычно значительно ниже.

Очевидно, что метод наименьшего отклонения даст значение главного показателя преломления двулучепреломляющего кристалла лишь в случае, если биссектриса угла призмы совпадает с одной из главных плоскостей кристалла. Используя эту призму, можно определить два показателя преломления, соответствующие двум поляризациям света. Для того чтобы измерить все три главных показателя преломления двуосного кристалла, необходимы две призмы, биссектрисы которых совпадают с двумя главными плоскостями кристалла. Точность вырезания таких призм обычно и ограничивает точность измерения показателей преломления [127]. Наибольшая реализуемая точность измерения обычно составляет Дополнительные ошибки создаются рассеянием света в образцах и на их поверхности.

Применение этого метода для измерения показателей преломления кристаллов, имеющих плоскости спайности, еще более затруднено, так как невозможно вырезать призму, биссектриса которой совпадает с плоскостью спайности, с отклоняющим углом, меньшим 40° (см. разд. 3.1). В этом случае используется модификация метода призм [128]. Изготовляется призма, одна из граней которой представляет собой плоскость спайности, а ребро совпадает с одной из кристаллографических осей. Для измерения двух главных показателей преломления, соответствующих поляризации света в плоскости спайности, достаточно направить луч света перпендикулярно этой плоскости и измерить углы отклонения 5 при разной поляризации. Эти показатели определяются даже с большей точностью, чем в обычном методе призм, так как очень легко вырезать описанную

выше призму. Наоборот, точность определения третьего главного показателя значительно ниже. Его определяют, направляя на призму свет, поляризованный в плоскости, перпендикулярной ребру призмы, и изучая зависимость измеренного таким способом показателя преломления от угла падения луча. Измерив "смешанный" показатель преломления для достаточно больших углов падения, можно вычислить третий показатель преломления, пользуясь формулами для эллипсоидов индексов [10]. Точность определения этого показателя не превосходит 0,01.

При использовании иммерсионного метода стараются подобрать жидкость, показатель преломления которой равен одному из показателей преломления кристалла. Для этого зерна кристалла иммерсируют в различных жидкостях, наблюдая их границы в поляризационный микроскоп. При совпадении показателя преломления кристалла и жидкости граница кристалла исчезает. Если показатель преломления жидкости известен, то тем самым определен и показатель преломления кристалла. Точность измерений зависит от возможности подбора иммерсионной жидкости. Дополнительную трудность создает необходимость определения главных из измеряемых показателей, для чего необходимо просматривать много кристаллических зерен, подбирая для каждого иммерсионную жидкость. Последняя трудность частично устраняется, если пользоваться зернами с известной ориентацией, например пластинами, сколотыми по плоскости спайности. Точность иммерсионного метода никогда не превосходит 0,01. Такая точность недостаточна, например, для определения направления синхронизма в кристаллах. Поэтому иммерсионный метод применяется для оценок показателей преломления в тех случаях, когда не удается получить монокристаллы достаточно хорошего качества и (или) вырезать из них хорошие призмы.

Следует отметить, что показатели преломления одних и тех же кристаллов, приводимые разными авторами, часто довольно сильно расходятся. Возможно, это связано с неудовлетворительной очисткой кристаллов или с включением молекул растворителя при кристаллизации из растворов.