ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эффекты пространственной дисперсии. Оптическая анизотропия кубических кристаллов из "Оптика " Обозначим через 1 w II направления, по которым совершаются колебания в двух волнах в кристаллической пластинке тогда рис. 26.22, б ясно показывает значение поворота одного из поляризаторов. Если Л 2 II из второго поляризатора оба луча выхог дят с той же разностью фаз, какую они приобрели в пластинке К. Если же yVj L Ni, то при проектировании колебаний / и II на главную плоскость Ni сообщается дополнительная разность фаз, равная я. Поэтому при Л 2 II jVi и Л/а -L Ni распределения освещенностей в наблюдаемых картинах получаются взаимно дополнительными, т. е. максимумы освещенности сменяются минимумами и т. д. [c.517] Нетрудно также видеть, что если I и II совпадают с главной плоскостью Ni или N 1, то из аппарата выходит только одна волна и интерференция не имеет места. Действительно, наблюдение показывает, что если при неизменных ориентациях Ni и N . вращать пластинку, то интерференционная картина исчезает всякий раз, когда I или II становится параллельным одной из главных плоскостей Ni или N . Таким путем можно очень просто определить главные направления / и // в кристаллической пластинке. [c.517] Описанные явления позволяют создать очень чувствительный метод определения различия в показателях преломления вещества. Они были открыты Aparo в 1811 г. и получили исторически установившееся, но физически не вполне удачное название хроматической поляризации . [c.517] Если между скрещенными поляризаторами Ni и N введен слой вещества хотя бы со слабыми признаками оптической анизотропии, то поле становится несколько светлее в случае монохроматического света или дает более или менее прихотливое окрашивание в случае белого света. Поворот объекта приводит к изменению интерференционной картины. В частности, таким методом можно обнаружить слабую анизотропию в кусках стекла и других материалах, обычно изотропных, но подвергнувшихся каким-либо деформациям вследствие сжатия или неравномерного нагрева (см. гл. XXVII). [c.517] Рассмотрим простейший случай, когда конус сходящихся световых пучков от протяженного источника света падает на плоскопараллельную пластинку одноосного кристалла, вырезанную перпендикулярно к оптической оси, причем ось конуса совпадает с оптической осью кристалла. Тогда при постоянном ф разность фаз б будет также постоянной, так как вследствие симметрии ориентации световых пучков относительно оси кристалла разность щ зависит только от значения ф. Таким образом, разность фаз для обыкновенной и необыкновенной волн будет определяться, как указано выше, значением угла ф при фиксированном к. [c.518] Следовательно, мы будем иметь дело со случаем интерференции, до известной степени аналогичным тому, при котором получаются полосы равного наклона. Интерференционную картину можно наблюдать в фокальной плоскости Р объектива Ь на расположенном в ней экране. [c.518] Однако интерференционная картина, видимая на экране, не исчерпывается концентрическими окружностями. Как показывает опыт, если поляризатор и анализатор ориентированы одинаково, то система концентрических интерференционных полос перерезана светлым мальтийским крестом если же они скрещены, то интерференционные кольца перерезаны темным мальтийским крестом (рис. 26.24). Крест представляет собой область, где интерференция отсутствует. В этих направлениях распространяется только одна поляризованная волна (обыкновенная или необыкновенная). [c.519] Если пластинка вырезана под углом к оптической оси, то разность 1 — 2 была бы различной при данном ф для лучей, лежащих в разных азимутах, так как они составляли бы различные углы с оптической осью. Интерференционная картина имела бы иной вид, чем рассмотренный выше, поскольку совокупность точек поверхности, для которых б = onst, не представляла бы в этом случае концентрических окружностей. [c.519] Картина на экране Р (рис. 26.23) не является изображением плоскости кристалла освещенность в какой-либо точке экрана характеризует волны, вышедшие нз пластинки в каком-то определенном направлении. В качестве же точки О, которая фигурировала при построении изохроматической поверхности, можно выбрать любую точку на первой плоскости кристалла. Однако интерференционные полосы на экране Р имеют тот же общий вид, что и сечения изохроматической поверхности второй плоскостью пластинки, и эти полосы часто также называют изохроматическими линиями или изохроматами. [c.520] В 142 от.мечалось, что кубические кристаллы, в силу высокой степени их симметрии, должны быть оптически изотропными. Сравнительно недавно была обнаружена, однако, зависимость поглощения от поляризации света в кубическом кристалле закиси меди СиаО (Е. Ф. Гросс и А. А. Каплянскнй, 1960 г.) и анизотропия показателя преломления в кубическом кристалле кремния (Пастернак и Ведам, 1971 г.). Известны и другие явления, для описания которых обычная связь между электрической индукцией О и электрической напряженностью Е, введенная в 142, оказывается недостаточной. Наиболее важным примером этих эффектов может служить естественная оптическая активность (гиротропия) кристаллов, сравнительно легко наблюдаемая и описанная в гл. XXX. [c.521] Таким образом, в случае плоских монохроматических волн связь между О г, () и Е (г, t) осуществляется тензором второго ранга, как и в классической кристаллооптике (ср. (149.1)). Однако нелокаль-ность, поясненная выше, приводит к зависимости тензора диэлектрической проницаемости 8у (со, к) не только от частоты света, но и от волнового вектора к, т. е. от длины волны к = 2лА), и от направления распространения света. Зависимость Е у (со, к) от к называют пространственной дисперсией среды ). Этим же термином обозначают и факт нелокальности связи между индукцией и напряженностью поля, поскольку нелокальность представляет собой лишь иное словесное описание зависимости г j (со, к) от к. [c.523] Для кубических кристаллов и изотропных сред тензор гц (о ) сводится к скаляру, т. е. [c.524] У (iu) — скаляр, а e/ji — полностью антисимметричный тензор третьего ранга 1 равен О, если среди индексов i, j, I имеются одинаковые, и равен - -1 или —1 в зависимости от того, получены ли эти индексы из 1, 2, 3 четным или нечетным числом перестановок). [c.524] Вектор [Е, ft], как известно, перпендикулярен к и ft. Кроме того, множитель I говорит о сдвиге фазы второго члена в (149.6) относительно первого на /аЯ. Поэтому оказывается, что второй член в (149.6) приводит к различию фазовых скоростей (или показателей преломления) для волн с правой и левой круговой поляризациями, т. е. к естественной оптической активности (см. гл. XXX). [c.524] Можно показать, что в средах, обладающих центром симметрии, величина у (ш) тождественно обращается в нуль. В таком случае пространственная дисперсия проявляется лишь благодаря тем членам в выражении (149.6) для (со, ft), которые квадратично зависят от составляющих волнового вектора ft. Эти слагаемые и обусловливают слабую анизотропию кубических кристаллов. Действительно, в кубических кристаллах, как уже говорилось ранее, тензор е/у (о)) сводится к скаляру, т. е. его главные значения одинаковы. Если же принять во внимание третью сумму в выражении (149.5), то главные значения полного тензора диэлектрической проницаемости Вгу (ев, ft) оказываются различными, и среду следует считать анизотропной. [c.524] Сложность наблюдения анизотропии кубических кристаллов обусловлена чрезвычайной малостью эффекта. Согласно приведенным выше оценкам, анизотропия в этом случае определяется квадратом отношения постоянной решетки к длине волны и по порядку величины равна 10 —10 . Поэтому обсуждаемый эффект был обнаружен лишь в 1960 г., о чем говорилось в начале параграфа, хотя Лорентц обратил внимание на возможность его существования еще в 1878 г. [c.524] Вернуться к основной статье