§ 14.4. Измерения в кристаллооптике

В настоящем разделе мы кратко опишем методы определения свойств кристалла (т. е. является ли он одноосным или двухосным), положения его оптических осей и значений его главных показателей преломления. Как мы увидим, оптические оси можно определить при наблюдении интерференционных полос на кристаллических пластинках; характер интерференционной картины ясно указывает на взаимное расположение оптических осей и граней пластинки.

Главные показатели преломления можно найти с помощью кристаллических призм, измеряя углы отклонения или полного внутреннего от ражения.

Рис. 14.17. Призма Николя.

Предварительно необходимо рассмотреть методы получения и анализа поляризованного света.

14.4.1. Призма Николя.

Одним из наиболее широко используемых приспособлений для получения линейно поляризованного света является призма Николя [151. Она состоит из природного кристалла исландского шпата в виде ромбоэдра (одноосный кристалл), разрезанного на две равные части вдоль диагональной плоскости (на рис. 14.17 она показана линией Эти части склеены вместе канадским бальзамом. Длина ромба в три раза больше его ширины, а углы при В и его главного сечения равны торцевые грани и сполированы чтобы уменьшить этот угол до 68°.

Луч света, распространяющийся в направлении параллельно длинной стороне, разделяется на два луча, обыкновенный и необыкновенный. Для первого луча канадский бальзам является оптически менее плотной средой, для второго — более плотной (для кристалла исландского шпаги для канадского бальзама ). Легко проверить по формулам, приведенным в п. 1.5.4, что на границах с канадским бальзамом для обыкновенного луча выполняются условия полного внутреннего отражения. Этот луч полностью отражается в направлении к зачерненной грани где он и поглощается. Необыкновенный луч проходит через призму, практически не

испытывая бокового смещения, и выходит из нее линейно поляризованным, причем его вектор расположен в плоскости главного сечсния (см. п. 14.3.2). Таким образом, призма Николя дает линейно поляризованный свет с известным, направлением колебаний.

Если падающий луч наклонен к краю ромба, призма Николя все же будет служить поляризатором при условии, что для обыкновенного луча угол падения на слой канадского бальзама не меньше критического. В воздухе призма эффективно работает, если угловая апертура падающих лучей не превышает 30°.

Весьма полную линейную поляризацию света можно получить, пропуская естественный свет через пластинку поглощающего кристаллического нещеотна с существенно различными коэффициентами поглощения для двух направлений колебаний. Мы рассмотрим такие «поляроиды» в п. 14.6.3.

Устройство, аналогичное призме Николя, которое превращает свет с любыми типами поляризации в линейно поляризованный свет, называется поляризатором. Его можно также использовать в качестве анализатора, т. е. детектора линейно поляризованного света и его направления колебаний. Для детектирования линейно поляризованного света с помощью призмы Николя нужно лишь поворачивать призму вокруг продольной оси и установить, существует ли положение, когда свет через нее не проходит. Если такое положение существует, то свет линейно поляризован и направление колебаний его вектора перпендикулярно к главному сечснию призмы.