ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ных углов падения α показатель преломления необыкновенного луча имеет различные значения. Для CaCO
3
n
e
изменяется в границах 1,486
≤ n
e
≤ 1,658.
Для кристалла CaCO
3
о
nn
e
≤ . Такие кристаллы называются оптически отрицательными. Вместе с тем
существует широкий класс веществ (например, кварц) для которых
о
nn
e
≥ . Такие кристаллы называются опти-
чески
положительными.
В кристалле исландского шпата существует одно направление, вдоль которого оба преломлённых луча
распространяются, не раздваиваясь и с одинаковой скоростью, как в обычной изотропной среде. Это направле-
ние в кристалле принято называть
главной оптической осью кристалла. В кристалле исландского шпата оптиче-
ская ось параллельна диагонали
ОО′ (рис. 192), соединяющей тупые углы ромбоэдра. Оптическая ось представ-
ляет собой определённое направление в кристалле, а не какую-то избранную линию. Кристалл исландского
шпата является одноосным кристаллом, но существуют также двуосные кристаллы. При распространении света
вдоль оптической оси показатель преломления обыкновенной и необыкновенной лучей совпадают, т.е.
о
nn
e
=
.
Плоскость, проходящая через оптическую ось кристалла и волновую нормаль распространяющихся волн,
носит название
плоскости главного сечения или, короче, главной плоскости. Под волновой нормалью понима-
ется направление перпендикулярное плоскости, в которой лежат векторы
E
и
H
волны. Обычно в качестве
главной плоскости выбирают плоскость, содержащую оптическую ось кристалла и падающий на него световой
луч. На рисунке 193 главная плоскость совпадает с плоскостью чертежа. При вращении кристалла вокруг оси,
совпадающей с направлением первичного луча, обыкновенный луч остается неподвижным, а необыкновенный
вращается вместе с главной плоскостью кристалла вокруг обыкновенного луча. Следовательно, обыкновенный
и необыкновенный лучи лежат в главной плоскости кристалла.
Опыт показывает, если кристалл исландского шпата (рис. 193) облучается неполяризованным светом, то
оба выходящих луча оказываются линейно поляризованными. Чтобы это показать, поставим на пути обыкно-
венного и необыкновенного лучей пластинку турмалина, как анализатор. При вращении её вокруг оси, совпа-
дающей с направлением первичного луча, замечают попеременное гашение то одного луча, то другого. Причём,
чтобы погасить один из лучей, когда второй наиболее ярок, нужно пластинку турмалина повернуть на угол 90
°.
Этот опыт доказывает, что оба луча (обыкновенный и необыкновенный) линейно поляризованы, а их линии
поляризации взаимно перпендикулярны. Причём, электрический вектор
о
E обыкновенной волны всегда пер-
пендикулярен главной оптической оси кристалла, т.е. вектор
о
E перпендикулярен главной плоскости, что на
рис.
193 отмечено точками. Электрический вектор
e
E
необыкновенной волны лежит в главной плоскости кри-
сталла, что отмечено на рис. 193 соответствующими черточками. Векторы
о
E и
e
E ортогональны.
4.2. ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ КРИСТАЛЛОВ.
ЭЛЛИПСОИД ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Мы рассмотрели некоторые экспериментальные закономерности распространения световых волн в кри-
сталле исландского шпата. При этом остался не решен вопрос о причине возникновения двойного лучепрелом-
ления. Нами было отмечено, что двойное лучепреломление наблюдается только в оптически анизотропных ве-
ществах. Чем же обуславливается оптическая анизотропия кристаллов? Закономерности распространения света
в любой среде (изотропной или анизотропной) определяются интерференцией первичных и вторичных волн,
излучаемых молекулами, атомами или ионами среды вследствие их электрической поляризации под действием
электрического поля
E
световой волны. Поэтому оптические свойства среды полностью обусловлены оптиче-
скими свойствами этих элементарных излучателей, их взаимным расположением и взаимодействием друг с
другом. Молекулы и атомы среды в зависимости от их структуры могут быть электрически изотропными или
анизотропными. В первом случае поляризуемость не зависит от направления, во втором – зависит. Однако элек-
трические свойства отдельных атомов и молекул среды ещё не определяют полностью оптические свойства
этой среды. Так, например, все газы, жидкости и аморфные твёрдые тела при обычных условиях оказываются
изотропными, хотя молекулы многих из них электрически анизотропны. Причина этого заключается в полной
хаотичности ориентации молекул в газах, жидкостях и аморфных телах. Всякое упорядочение ориентаций ани-
зотропных молекул в этих средах под влиянием внешних воздействий приводит к возникновению оптической
анизотропии.
Если среда находится в кристаллическом состоянии, то её частицы (атомы, молекулы или ионы) распола-
гаются в строгом порядке, образуя кристаллическую решётку. Каждая частица находится в сильном взаимодей-
ствии с ближайшими соседними частицами в решетке. Поэтому излучение вторичных волн частицами кристал-
лической среды зависит не только от электрических свойств самих частиц, но и от силового воздействия со
стороны других частиц. Следовательно, оптическая анизотропия кристалла может быть обусловлена как элек-
трической анизотропией образующих его частиц, так и анизотропией поля сил взаимодействия между частица-
ми. Характер этого поля, т.е. его изотропность или анизотропность, зависит от степени симметрии решётки
кристалла. Как показывают исследования, только кристаллы кубической системы (например, каменная соль
NaCl), обладающие весьма высокой степенью симметрии решётки, являются оптически изотропными. Все ос-
тальные кристаллы независимо от электрических свойств образующих их частиц оптически анизотропны.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 130
- 131
- 132
- 133
- 134
- …
- следующая ›
- последняя »
