Одноосные кристаллы распространение света

В заключение покажем, исходя из лучевых поверхностей в одноосных кристаллах, что двум лучам со скоростями ys и vs, идущим по одному и тому же направлению соответствуют два не параллельных между собой плоских фронта со скоростями распространения v n и vh и с нормалями Ni и С этой целью направим из некоторой точки О кристалла (рис. 10.12) луч света Si,2- Очевидно, что в этом направлении луч распространяется с двумя различными скоростями v s и Vs. Если учесть, что плоскости, касательные к лучевой поверхности в точке пересечения ее с лучом, являются плоскостями волнового фронта и скорости по нормали перпендикулярны этим плоскостям и что, кроме того, нормаль и луч для обыкновенного луча направлены вдоль одной линии, го, проведя нормали к поверхностям I и II, получим =/= vh- Аналогичным образом убедимся, что двум параллельным фронтам волны с нормалью Л 1,2 и со скоростями распространения v n и v соответствуют два луча Si и со скоростями v s ф й. образующие некоторый угол между собой (рис. 10.12). Чтобы найти направление луча S,, нужно провести касательную к эллипсоидальной поверхности (пло- [c.260]

Экспериментальные данные о распространении света в одноосных кристаллах [c.512]

После общих соображений, изложенных в предыдущих параграфах, рассмотрим более детально характер распространения света в одноосном кристалле, опираясь на данные наблюдения. Так как мы наблюдаем непосредственно за поведением луча (а не нормали к волне), то выводы наши относятся к лучевой поверхности. Для целей такого рассмотрения заставим свет проходить не через естественный кристалл, а через пластинки исландского шпата, вырезанные определенным образом относительно оси. [c.512]

Рассмотрим некоторые случаи преломления света в одноосных кристаллах. При анализе будем пользоваться принципом Гюйгенса (см. 2.4) —простым и в то же время достаточно эффективным способом изучения распространения света в анизотропных средах. Поверхности, фигурирующие в построении Гюйгенса, есть лучевые поверхности, а не поверхности нормалей. Действительно, по правилу Гюйгенса для получения фронта плоской волны проводят плоскость, касательную к поверхности Гюйгенса. А фронт волны касателен именно к лучевой поверхности И пересекает поверхность нормалей. Таким образом, используя представление о сферической и эллиптической волновых поверхностях, можно найти направления обыкновенного и необыкновенного лучей в одноосных кристаллах. Разберем частные случаи. [c.47]

Сталлов), а также в одноосных кристаллах при распространении света вдоль гл. осей 3-, 4- и 6-го порядков [c.343]

Кристаллы являются оптически неоднородными веществами скорость распространения в них лучей света, поляризованных в разных плоскостях, зависит от направления луча. Линия, вдоль которой скорость распростра.че-ния лучей не зависит от ориентации плоскости поляризации, называется оптической осью. Любая прямая, параллельная оптической оси, тоже будет оптической осью. В зависимости от числа направлений, обладающих указанным свойством, кристаллы бывают одноосными и двухосными. При попадании света на поверхность одноосного кристалла возникает явление двойного лучепреломления. [c.223]

РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА В ОДНООСНЫХ КРИСТАЛЛАХ [c.95]

Таким образом, свет, распространяющийся в одноосном кристалле, в общем случае состоит из обыкновенной и необыкновенной волн. Вектор электрического поля Е (и вектор электрического смещения D) для обыкновенной волны всегда перпендикулярен как оси с, так и направлению распространения. Фазовая скорость обыкновенной волны в любом случае равна с/л , независимо от направления распространения. Вектор смещения D необыкновенной волны так же, как и вектор электрического поля обыкновенной волны, перпендикулярен волновому вектору. Однако вектор электрического поля необыкновенной волны в общем случае не перпендикулярен волновому вектору. Он лежит в плоскости, образованной волновым вектором и вектором электрического смещения. Векторы электрического поля для этих двух волн взаимно ортогональны. [c.97]

Внеосевые эффекты. Волновая пластинка, изготовленная из одноосного кристалла, ось с которого параллельна поверхностям пластинки, для нормально падающего пучка имеет задержку 2тг(п - n )d/. Внеосевой пучок света будет претерпевать различное двулучепреломление, поскольку показатель преломления необыкновенной волны зависит от направления распространения пучка. Кроме того, длина пути в кристаллической пластинке не может превышать d (рис. 5.11). [c.165]

Кварц представляет собой одноосный кристалл (см. 4.2). Распространение света в нем вдоль оптической оси происходит так же, как в изотропной среде (т. е. возможна любая ориентация плоскости поляризации). [c.109]

Эти уравнения для волновых амплитуд принято называть уравнениями генерации . Для их вывода мы до сих пор ограничивались изотропной средой и волнами с одним направлением поляризации. Однако обычно в приложениях важную роль играют также анизотропные вещества, поскольку в них нелинейные эффекты проявляются уже во втором порядке. Кроме того, как в изотропных, так и в анизотропных веществах наблюдаются эффекты, в которых большое участие принимают компоненты поля с различными направлениями поляризации. В этих общих случаях система уравнений генерации сложным образом зависит от направлений распространения и поляризации отдельных волн. В дальнейшем мы сделаем упрощающие предположения, при которых уравнения генерации для компонент Е. будут подобны уравнениям для изотропной среды при фиксированном направлении поляризации. Вновь предположим, что волновые векторы всех участвующих в процессе волн имеют одно и то же направление, за которое мы выберем ось г лабораторной системы координат. Этого можно достичь, если направить излучение перпендикулярно к соответствующим образом вырезанной поверхности кристалла. Кроме того, мы ограничимся оптически одноосными кристаллами и расположим ось у лабораторной системы координат в плоскости главного сечения, т. е. в плоскости, образуемой направлением распространения луча и оптической осью. Ось х перпендикулярна этой плоскости. При таком выборе осей. -компонента волны с частотой I распространяется как обыкновенная водна с волновым числом = <7о (Л, а /-компонента — как необыкновенная волна с волновым числом ао /) . (Мы обозначаем через волновое число света с направлением поляризации .) Наконец, мы сделаем достаточно часто выполняющееся предположение, что эллипсоид линейного показателя преломления мало отклоняется от сферической формы. При этом предположении оказывается возможным во многих случаях пренебречь [c.101]

Из механизма явления ясно, что эффект Поккельса по крайней мере столь же безынерционен, что и эффект Керра. Поэтому он, наряду с эффектом Керра, нашел применение (например, в технике лазеров) в качестве оптических затворов и высокочастотных модуляторов света. Соответствующее устройство называется ячейкой Поккельса. Она представляет собой кристалл, помещаемый между двумя скрещенными николями. Такое устройство действует так же как и ячейка Керра. Николи не пропускают свет, когда нет внешнего электрического поля, но при наложении такого поля пропускание появляется. Необходимо, чтобы кристалл до наложения внешнего электрического поля не давал двойного преломления. Этого можно достигнуть, если взять оптически одноосный кристалл, вырезанный перпендикулярно к оптической оси, а свет направить, вдоль этой оси. Внешнее поле может быть направлено либо перпендикулярно поперечный модулятор света), либо параллельно распространению света продольный модулятор). [c.564]

Двойное преломление. Пусть пластинка (рис. 276) вырезана в одноосном кристалле в виде параллелепипеда, имеющего грани, параллельные оптической оси. Пусть на одну из этих граней падает косо линейно-поляризованный свет, причем его плоскость падения перпендикулярна, а направление вектора Е коллинеарно оптической оси кристалла. Ясно из симметрии, что направление распространения преломленного света будет [c.289]

Мы рассмотрели только простейший случай двойного преломления в одноосном кристалле. При условиях опыта, отличных от описанного здесь (например, если плоскость падения перпендикулярна к плоскости 77), закон Снеллиуса уже не имеет места, отношение синуса угла падения к синусу угла преломления зависит от направления падающего света. В самом общем случае направление распространения одного из преломленных пучков не лежит в плоскости падения. Эти более сложные случаи подробно разбираются в курсах оптики. [c.291]

В области, где возможно существование трех волн, картина более сложна. В частности, при распространении света вдоль оси в одноосных кристаллах (и в изотропной среде) могут существовать (в правом кристалле, например) две лево- и одна право-циркулярно поляризованные волны, которые могут интерферировать [018]. [c.323]

Изменение оптических характеристик кристалла под действием внешнего электрического поля называется электрооптическим эффектом Поккельса. В одноосном кристалле распространение света вдоль оптической оси происходит с одной и той же фазовой скоростью Vo = fno независимо от направления его поляризации. Если кристалл не обладает центром симметрии, то при приложении внешнего электрического поля вдоль этой оси фазовые скорости волн с ортогональными направлениями поляризации становятся различными. В отличие от эффекта Керра, квадратичного по напряженности внешнего электрического поля, в электрооптическом эффекте разность фазовых скоростей таких волн пропорциональна напряженности поля линейный эффект Поккельса). Безынерцион-ность эффекта Поккельса позволяет широко использовать его для создания быстродействующих оптических затворов и высокочастотных модуляторов света. Вырезанная перпендикулярно оптической оси пластинка кристалла KDP (дигидрофосфата калия) помещается между скрещенными поляризаторами. Интенсивность света, пропускаемого такой ячейкой Поккельса, зависит от приложенного напряжения U по закону / sin [jit//(2[/x/2)], где Uk/2 — минимальное напряжение, при котором сдвиг фаз волн с ортогональными поляризациями равен л (для KDP t/x/2 8 кВ). [c.199]

Обычно в учебниках встречается утверждение, что законы преломления не приложимы к необыкновенному лучу в одноосном кристалле и к обоим лучам в двуосном. Это — правильное утверждение, но оно имеет чисто отрицательный характер, показывая, что простое построение, предписываемое законом преломления, не при-ложимо к решению задачи о направлении распространения светового луча. Если взамен не дается никаких правил, то решение даже весьма простых вопросов кристаллооптики оказывается затруднительным. Между тем существует гораздо более общий прием отыскания направления распространения преломленной световой волны, а именно, построение, основанное на принципе Гюйгенса, следствием которого для изотропной среды является закон преломления Декарта — Снеллия. Напомним, что сам Гюйгенс рассматривал при по.мо-щн этого приема вопрос о распространении света в двоякопрелом-ляющих телах (исландский шпат) и получил крайне важные результаты. Применение построения Гюйгенса является простым и действенным средством для разбора вопроса о распространении света в анизотропных средах. Поверхность, фигурирующая в построении Гюйгенса, есть, очевидно, лучевая поверхность, а не поверхность нормалей. Действительно, по правилу Гюйгенса для получения фронта (плоской) волны проводят плоскость, касательную к поверхности Гюйгенса. А фронт волны тсателен именно к лучевой поверхности (рис. 26.11, а) и пересекает поверхность нормалей (рис. 26.11, б). [c.509]

Поляризационные явления в одноосных кристаллах. Оптическая ось одноосного кристалла характеризует направление, при распространении в котором луч света ведет себя как в изотропной среде, т. е. распространяется в среде П1ЭИ любой поляризации с одной и той же скоростью (при данной частоте). Однако при неколли-неарности луча и оси одноосного кристалла ситуация существенно изменяется. Через луч, направленный под углом к оптической оси, и оптическую ось можно провести плоскость, называемую главной (рис. 18). В этом направлении возможными являются лишь лучи света, вектор напряженности электрического поля которых колеблется либо в главной плоскости ( необыкновенный луч), либо перпендикулярно главной плоскости ( обыкновенный луч). Скорость необыкновенного луча зависит от угла между лучом и оптической осью скорость обыкновенного луча одинакова по всем направлениям (поэтому он и называется обыкновенным). Если луч света падает на плоскую поверхность одноосного кристалла, вырезанного параллельно оптической оси по нормали к поверхности (рис. 19), то в кристалле распространяются два пространственно совпадающих луча с взаимно перпендикулярными направлениями линейной поляризации. При угле падения, отличном от нуля (рис. 20), происходит преломление каждого из лучей в соответствии со скоростью распространения света в кристалле, т. е. при показателе преломления п = /v, где с-скорость света в вакууме, у-скорость света в кристалле. Поэтому после преломления обыкновенный и необыкновенный лучи имеют различные направления и начинают пространственно разделяться, т.е. падающий луч испытывает [c.34]

В некоторых случаях, когда требуется быстрая модуляция интенсивности излучения, используются ячейки Поккельса. Основным элементом ячейки является одноосный кристалл (КДР, АДР и др.). Луч света направляется по оптической оси кристалла при этом оба луча — обыкновенный и необыкновенный — распространяются в кристалле с одной и той же скоростью. При приложении к кристаллу электрического поля вдоль оптической оси кристалл становится двуосным с главными осями ох и оу, составляющими угол 45° с кристаллографическими осями ох и оу (рис. 45). Скорость распространения в нем двух волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ох и ог/, оказывается различной. Когда на кристалл падает линейно-поляризованный свет, плоскость поляризации которого совпадает с ох, то в кристалле распространяются две взаимно перпендикулярно поляризованные компоненты с различными скоростями v-y и Uj. Пройдя некоторый путь, они приобретают разность фаз, зависящую от приложенного к кристаллу напряжения, вследствие чего на выходе из кристалла свет становится эллипти-чески-поляризованным, причем эксцентриситет эллипса поляризации зависит от разности фаз, т. е. от приложенного напряжения. Пропуская затем модулированный таким образом свет через поляризационную призму, получают лазерный луч, модулированный по амплитуде, т. е. по интенсивности. [c.73]

ПОЛОДИЯ (от греч. polos — ось, полюс) — 1) при движении (в случае Эйлера) твёрдого тела вокруг неподвижного центра О — кривая, к-рую на поверхности построенного в центре О эллипсоида инерции описывает точка пересечения этой поверхности с мгновенной осью вращения телв(см.Герполодия).2)При плоско-параллельном движении твёрдого тела — то же, что и центроида. ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ИбНЫ — атомы или молекулы газа, лишённые в результате взаимодействий одного или неск. электронов с внеш. оболочки. Вместе с комп-лексо.ч др. атомов или молекул П. и. могут образовывать кластерные ионы. Подробнее см. Ион, Ионизация. ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ КРИСТАЛЛЫ — одноосные кристаллы, в к-рых скорость распространения обыкновенного луча света больше, чем скорость распространения необыкновенного луча (подробнее см, Кристалло оптика). [c.27]

В случае распространения света в одноосных кристаллах показатели преломления можно также определить непосредственно из уравнения (4.5.1). Подставим в это уравнение = п(и/с)со5в, = О, к = [(ш/с)л] - к . Тогда, приравнивая первый множитель нулю, получаем уравнение (4.6.4), а приравнивая нулю второй множитель, имеем обыкновенный показатель преломления п . Направление поляризации для необыкновенной волны электрического поля определяется из (4 2.9) [c.96]

Иногда встречаются кртсталлы, в которых равны два главных показателя преломления, т.е. i, j = х, у или z. В таких кртсталлах может наблюдаться некритический к угловым расстройкам, или 90-гралус-ный, синхронизм. В случае одноосного кристалла равенство двух главных показателей преломления означает, что соответствующие поверхности индексов для со и 2 со касаются друг друга. В результате синхронизм некритичен к любым угловым расстройкам вследствие близости фазовых скоростей волн разных частот вблизи точки касания. Поверхности индексов двуосных кристаллов имеют более сложную форму. При выполнении указанных выше условий синхронизм оказывается нечувствительным к изменению направления распространения света в одаой плоскости и чувствительным в другой. [c.155]

Анизотропия, создаваемая в веществе электрическим нолем. Рптически изотропное вещество в электрическом поле (рис. 259) приобретает свойства одноосного кристалла с оптической осью, коллинеарной вектору напряженности электрического поля (явление Керра, 1875). При распространении света перпендикулярно оптической оси экспериментально установлено следующее соотношение между показателями преломления обыкновенной и необыкновенной волн [c.285]

АнизотрпниЯу создава ая в веществе магнитным нолем (явление Коттон—Мутона, 1910). Оптически изотропное вещество в магнитном поле приобретает свойства одноосного кристалла, ось которого коллинеарна направлению индукции магнитного поля (рис. 260). Зависимость разности пе—По) от В при распространении света перпендикулярно индукции магнит ного поля выражается соотношением [c.286]

Для характеристики распространения света в кристаллах пользуются волновыми поверхностями Френеля. Волновая поверхность обыкновенной волны изображается шаровой поверхностью, а необыкновенная — эллипсоидом вращения (фиг. 18). Одноосные кристаллы, у которых Пе < щ, называются отрицательными (исландский шпат) кристаллы, у которых Пе о, называются положительными (кварц). Эллипсоид френелевой волновой поверхности у отрицательных кристаллов удлинен в направлении, перпендикулярном [c.54]

Для характеристики распространения света в кристаллах пользуются волноиыми поверхностями Френеля. Волновая поверхность обыкновенной волны изображается шаровой поверхностью, а необыкновенной— эллипсоидом вращения (рис. 1.29). Одноосные кристаллы, у которых Пе < По 1шзываются отрицательными (исландский шпат) кристаллы, у которых п. > и называются положительными кварц). [c.55]

Явление вращения плоскости поляризации указывает на определенную дисимметрию, свойственную оптически активным средам. Она выражается в том, что в таких средах направления вращения по и против часовой стрелки физически не эквивалентны. Поэтому в среде не может быть плоскости симметрии, проходящей через направление нормали к фронту волны. Иначе, как это следует из общих соображений симметрии, плоскость поляризации света не могла бы вращаться, если бы она совпадала с любой из плоскостей симметрии. В то же время естественно-активные среды, если они жидкие, полностью изотропны, т. е. все направления в них совершенно эквивалентны. Это проявляется, в частности, в том, что естественно-активная жидкость вращает плоскость поляризации в одну и ту же сторону, независимо от направления распространения света. Поэтому естественно-активную жидкость можно охарактеризовать как дисимметрично-изотропную среду. В кристаллах нет изотропии, но в одноосных кристаллах всякие два взаимно противоположные направления оптической оси также эквивалентны, по крайней мере в оптическом отношении. [c.573]

КРИСТАЛЛЫ валентные (атомные) содержат в узлах кристаллической решетки нейтральные атомы (С, Ge, Те и др.), между которыми осуществляется гомеополярная связь, обусловленная квантово-механическим взаимодействием глобулярные представляют собой частный случай молекулярных кристаллов и имеют вид клубка полимеров жидкие обладают свойствами как жидкости (текучестью), так и твердого кристалла (анизотропией свойств) внутри малых объемов идеальные не имеют дефектов структуры иопные обладают гетерополярной связью между правильно чередующимися в узлах кристаллической решетки положительными и отрицательными ионами квантовые характеризуются большой амплитудой нулевых колебаний атомов, сравнимой с межатомным расстоянием металлические образуются благодаря специфической химической связи, возникающей между ионами кристаллической решетки и электронным газом (Си, А1 и др.) молекулярные (Лг, СН , парафин и др.) формируются силами Ван-дер-Вальса, главным образом дисперсионными нитевидные вытянуты в одном направлении во много раз больше, чем в остальных оптические [активные поворачивают плоскость поляризации света вокруг падающего линейно поляризованного луча анизотропные обладают двойным лучепреломлением, состоящим в том, что луч света, падающий на поверхность кристалла, раздваивается в нем на два преломленных луча двуосные имеют две оптические оси, вдоль которых свет не испытывает двойного лучепреломления одноосные (имеющие одну оптическую ось отрицательные, в которых скорость обыкновенного светового луча меньше, чем скорость распространения необыкновенного луча положительные, в которых скорость распространения обьпсновенного светового луча больше, чем скорость распространения необыкновенного луча))] КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ— образование кристаллов из паров, растворов, расплавов веществ, находящихся в твердом состоянии в процессе электролиза и при химических реакциях [c.244]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...