Показатель преломления в среде анизотропной

В гл. 4 мы исследовали распространение электромагнитного излучения в анизотропных кристаллических средах. Было показано, что нормальные моды распространения можно определить из эллипсоида показателей преломления. В данной главе мы рассмотрим распространение оптического излучения в кристаллах при наличии внешнего электрического поля. Будет показано, что в некоторых типах кристаллов внешнее электрическое поле приводит к изменению как размеров, так и ориентации осей эллипсоида показателей преломления. Это явление называется электрооптическим эффектом. Электрооптический эффект представляет собой удобный и широко используемый способ управления фазой и интенсивностью оптического излучения. Такая модуляция находит многочисленные применения в различных устройствах, например для кодирования информации в оптических лучах, дефлекторах оптических пучков и спектральных перестраиваемых фильтрах. Некоторые из этих применений мы обсудим в следующей главе. [c.238]

Самофокусировка коротких лазерных импульсов. Выше качественно рассмотрена картина стационарной самофокусировки. При этом ничего не было сказано о природе возникновения нелинейной добавки к показателю преломления в поле мощного лазера излучения. В газах и жидкостях основными механизмами возникновения этой добавки являются эффект Керра и электрострикция. Эффект Керра возникает вследствие ориентации анизотропных молекул электрическим полем световой волны. Под электрострикцией понимают изменение плотности среды под действием электрического поля в свою очередь изменение массовой плотности среды сопровождается и соответствующим изменением показателя преломления. В твердых телах появление наведенной полем нелинейной добавки к показателю преломления связано с электрострикцией и электронной нелинейностью. В большинстве сред заметное изменение показателя преломления наступает только под действием достаточно мощных импульсных лазеров. [c.189]

Помимо рассмотренной, есть и другие причины изменения показателя преломления в электрическом поле. В нелинейной среде из-за элект ростр акции световая волна вызывает появление постоянного давления, аналогично тому как появляется постоянное слагаемое в формуле (124.1). Это приводит к изменению плотности и показателя преломления среды. В жидкостях с анизотропными молекулами показатель преломления изменяется из-за высокочастотного эффекта Керра (см. 90). Показатель преломления всегда изменяется из-за нагревания среды световой волной. Во всех этих случаях изменение показателя преломления пропорционально квадрату амплитуды, а потому может быть также представлено формулой (125.2). [c.734]

Осталось решить задачу о зависимости скорости распространения световой волны в -анизотропной среде, а следовательно, и показателя преломления анизотропной среды от ее конкретных свойств, определяемых главными значениями диэлектрической проницаемости Ву, Sy и е,.. С этой целью составим уравнение, определяющее фазовую скорость (или аналогичным путем скорость по лучу) распространения световой волны в анизотропной среде в зависимости от направления N. [c.251]

Легко видеть из формулы (13.11), что для среды, состоящей из изотропных (Я] =02 = Яз) молекул, р = О, а для среды, состоящей из анизотропных (а = а, а. = з = 0) молекул, р = 1/2. Изучение рассеяния света в газе, в частности исследование деполяризации рассеянного света, позволяет изучить строение молекул газа, т. е. определить величину главных поляризуемостей а , а.- и а,. Поскольку из одного уравнения (13.11) одновременно нельзя определить три неизвестные а , и з, то приходится прибегнуть к дополнительным двум уравнен[[ям, тоже содержащим а., и йд. В качестве одного из них можно пользоваться выражением показателя преломления [c.317]

Равенство показателей преломления для двух разных частот в изотропных средах возможно только при условии, что одна из этих частот лежит в области аномальной дисперсии, которая в свою очередь совпадает с областью поглощения. Следовательно, при равенстве показателей преломления одна из волн (в изотропных средах) будет сильно поглощаться, что затрудняет осуществление эффективной генерации второй гармоники. Однако если обратить внимание на оптические свойства анизотропных кристаллов (см. [c.405]

Взаимодействие света с веществом для большинства кристаллов уже не может быть моделировано колебаниями одного осциллятора. Для описания таких анизотропных сред необходимо ввести три различных взаимно перпендикулярных осциллятора и характеризовать три взаимно перпендикулярных направления в кристалле различными значениями показателя преломления. Для широкого класса одноосных кристаллов можно свести описание к колебаниям двух осцилляторов. [c.113]

Оптически анизотропия среды характеризуется различной по разным направлениям способностью среды реагировать на действие падающего света. Реакция эта состоит в смещении электрических зарядов под действием поля световой волны. Для оптически анизотропных сред величина смещения в поле данной напряженности зависит от направления, т. е. диэлектрическая проницаемость, а следовательно, и показатель преломления среды различны для разных направлений электрического вектора световой волны. Другими словами, показатель преломления, а следовательно, и скорость света зависят от направления распространения световой волны и плоскости ее поляризации. Поэтому для анизотропной среды волновая поверхность, т. е. поверхность, до которой распространяется за время t световое возбуждение, исходящее из точки L, отлична от сферической, характерной для изотропной среды, где скорость распространения V не зависит от направления. [c.497]

Главный показатель преломления необыкновенного луча iig — отношение скорости электромагнитного излучения в вакууме к фазовой скорости необыкновенного луча в анизотропной среде в направлении, перпендикулярном оптической оси, в случае одноосной анизотропии или в направлении, перпендикулярном биссектрисе угла между оптическими осями, в случае двухосной анизотропии. [c.188]

Показатель преломления обыкновенного луча п представляет собой отношение скорости электромагнитного излучения в вакууме к фазовой скорости обыкновенного луча с длиной волны % в анизотропной среде. [c.768]

Показателем преломления необыкновенного луча Пе называют отношение скорости электромагнитного излучения в вакууме к фазовой скорости необыкновенного луча с длиной волны X в анизотропной среде. Если распространение необыкновенного луча рассматривается в направлении, перпендикулярном оптической оси анизотропной среды (одноосная анизотропия), или в направлении, перпендикулярном биссектрисе угла между оптическими осями (двухосная анизотропия), то п называют главным показателем преломления необыкновенного луча (ГПП). [c.768]

Важной характеристикой анизотропных тел является показатель двулучепреломления Ь, представляющий собой разность между главным показателем преломления необыкновенного луча в анизотропной среде и показателем преломления обыкновенного луча, т. е. [c.768]

Таким образом, поскольку первоначально изотропный материал модели под действием напряжений становится анизотропным и получает свойство двойного лучепреломления, а направления главных напряжений совпадают с главными осями оптической симметрии, то можно связать величины главных напряжений с главными показателями преломления п , щ и п . Заметим, что в каждой точке анизотропной среды оптические свойства могут быть выражены с помощью эллипсоида показателей преломления с полуосями, равными главным показателям преломления среды < Ла < з- Искомая связь может быть представлена для объемного напряженного состояния уравнениями Максвелла [c.67]

Свет, проходящий через оптически анизотропную среду в направлении OiV, делится на две плоскополяризованные составляющие с колебаниями в плоскостях 0D и ОЕ. Длины полуосей 0D и ОЕ пропорциональны показателям преломления П] и П2 среды в этих двух направлениях. [c.28]

В анизотропной среде различают лучевую скорость и скорость по нормали (волновая скорость) и соответственно показатели преломления для лучей и для волновых нормалей. [c.251]

Оптические свойства в каждой точке О анизотропной среды (модели) выражаются эллипсоидом показателей преломления (эллипсоид Френеля) (фиг. 180) с полуосями, равными главным показателям преломления n-iмонохроматическая волна направлена по N, то она распространяется в виде двух плоско поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях волн с показателями преломления nj и Пц, равными полуосям 01 и ОП эллипса, получаемого при сечении эллипсоида в точке О плоскостью, нормальной к /V направления 01 и ОП являются направлениями колебаний [c.251]

Оптические свойства в каждой точке анизотропной среды выражаются эллипсоидом показателей преломления с полуосями, равными главным показателям преломления Пу, 2 и щ среды, связанными со скоростями распространения света в этих направлениях [91. Направления полуосей являются главными осями оптической симметрии. [c.19]

Световые волны представляют собой электромагнитное поле, для полного описания которого требуются четыре основных векторных поля Е, Н, D и В. Для определения состояния поляризации световых волн используется вектор электрического поля. Такой выбор связан с тем, что в большинстве оптических сред физические взаимодействия с волной осуществляются через электрическое поле. Основной интерес к изучению поляризации световых волн обусловлен тем, что во многих веществах (анизотропные среды) показатель преломления зависит от направления колебаний вектора электрического поля Е. Это явление можно объяснить движением электронов, которые раскачиваются электрическим полем световых волн. Для иллюстрации этого предположим, что анизотропное вещество состоит из несферических иглообразных молекул, причем все молекулы ориентированы таким образом, что их большие оси параллельны друг другу. Пусть в таком веществе распространяется электромагнитная волна. Вследствие анизотропной структуры молекул электрическое поле, параллельное осям молекул, будет сильнее смещать электроны вещества относительно их равновесного положения, чем электрическое поле, перпендикулярное осям молекул. Поэ- [c.63]

В анизотропной среде, такой, как кристалл, фазовая скорость световой волны зависит как от состояния ее поляризации, так и от направления ее распространения. Вследствие анизотропии состояние поляризации плоской волны может изменяться в процессе ее распространения через кристалл. Однако в общем случае для данного направления распространения в среде существуют две независимые волны (моды) с хорошо определенными фазовыми скоростями и направлениями поляризации. При распространении через анизотропную среду состояние поляризации световой волны, поляризованной параллельно одному из этих направлений, будет сохраняться. Эти независимые поляризации, а также отвечающие им фазовые скорости (или, что эквивалентно, показатели преломления) можно определить из уравнений (1.1.1) и (1.1.2) с использов анием диэлектрического тензора. [c.81]

Выше было показано, что нормальная поверхность содержит важную информацию о распространении волн в анизотропных средах. Эта поверхность однозначно определяется главными показателями преломления п , п , п . В общем случае, когда все три главных показателя преломления п , п , различны, существует две оптические оси. Такой кристалл называют двуосным. Во многих оптических материалах два главных показателя преломления совпадают. [c.93]

Физические причины нелинейности показателя преломления разнообразны (см., например, [1]). Существенными оказываются ангармонизм электронного и колебательного откликов атомов и молекул, изменения поляризуемости за счет ориентации анизотропных молекул в световом поле, изменения плотности среды, обусловленные электрострикцией и нагревом. [c.68]

В заключение рассмотрения вопросов теории остановимся кратко на особенностях взаимодействия света с трехмерными голограммами, записанными в анизотропных средах. Поскольку для записи трехмерных голограмм широко используются кристаллы, например ниобат лития, изучение этих сред играет весьма важную роль не только в вопросах теории, но также и в практических приложениях. Трехмерная фазовая голограмма, записанная в анизотропной среде, характеризуется не изменением показателя преломления, а вариациями тензора диэлектрической проницаемости, т. е. имеет существенно анизотропный вид. Свойства таких голограмм были наиболее подробно исследованы Степановым и др. [16—21]. [c.708]

В общем случае произвольного направления распространения света через элементарный объем анизотропной среды направления поляризации световых волн, испытывающих максимальный и минимальный набеги фаз б,- = Li/X, определяются ориентацией полуосей эллипса, получающегося в результате сечения эллипсоида показателей преломления плоскостью, перпендикулярной к волновому вектору [35, 130]. [c.35]

Существует несколько причин такого изменения показателя преломления. В нелинейной среде из-за элект-рострикции световая волна приводит к изменению постоянного давления. В результате действия электрострик-ционного давления изменяется плотность, а следовательно, и показатель преломления среды. В жидкостях с анизотропными молекулами электрическое поле мощной световой волны оказывает ориентирующее действие на молекулы. При этом среда становится двоякопреломля-ющей и в показателях преломления для обыкновенной и необыкновенной волн появляются добавки, пропорциональные в первом приближении квадрату амплитуды поля. Данное явление подобно эффекту Керра (см. 19.2). Показатель преломления всегда изменяется в результате нагревания среды, вызванного поглощением излучения. [c.309]

Особенности элементарного акта излучения, а также множество физ. процессов, нарушающих осевую симметрию светового пучка, приводят к тому, что свет всегда частично поляризовав. П, с. может возникать при отражении и преломлении света на границе раздела двух изотропных сред с разл. показателями преломления в результате различия оптич, характеристик границы для компонент, поляризованных параллельно и перпендикулярно плоскости падения (см. Френеля формулы). Свет может поляризоваться либо при прохождении через анизотропную среду (с естеств, или индуцированной оптич, анизотропией), либо вследствие разных коаф. поглощения для разл. поляризаций (см. Дихроизм), либо вследствие двойного лучепреломления. П. с. возникает при рассеянии света, при оптич. возбуждении резонансного свечения в парах, жидкостях и твёрдых телах. Обычно полностью поляризовано излучение лазеров. В сильных электрич. и магн. полях наблюдается полная поляризация компонент расщепления спектральных линий поглощения и люминесценции газообразных и ковдеасиров. сред (см. Электрооптика, Магнитооптика), [c.67]

Уравнение (10.19) квадратично относительно vh, следовательно, имеет два положительных решения, соответствующих двум различным скоростям Vj для каждого направления нормали N. Это означает, что при распространении света в анизотропной среде имеет место распростране1те одновременно двух волн с разными скоростями, которым соответствуют взаимно перпендикулярные направления колебания вектора электрической индукции . Очевидно, что при этом каждому направлению распространения и каждой поляризации будет соответствовать свой показатель преломления. Такая зависимость показателя преломления от поляризации волны приводит к раздвоению луча (двулучепреломлеиию) при прохождении анизотропных сред. [c.252]

He MOtpH на дисперсию показателя преломления, можно добиться выполнения условия пространственной синфазности, если применить в качестве нелинейной среды анизотропные кристаллы. В анизотропной среде плоская волна с заданным направлением волнового вектора распадается на две волны, ортогонально поляризованные и распространяющиеся с различными, вообще говоря, фазовыми скоростями. Каждая линейно-поляризованная первичная волна индуцирует в среде совокупность диполей с характерным для данной волны пространственным распределением фаз. Вторичные волны, испускаемые этими диполями, в свою очередь разлагаются на ортогонально поляризованные волны с различными фазовыми скоростями, и удается так подобрать материал пластинки и направление распространения первичной волны, что для вторичных волн с одной из поляризаций выполняется условие пространственной синфазности. [c.842]

Условие (238.5) нельзя выполнить в изотропных средах с нормальной дисперсией показателя преломления даже для случая однонаправленных волн. Тем более оно невыполнимо при различных направлениях векторов к , кз- Сказанное вытекает из неравенств 1 3 I > 1 2 I + I I > 1 2 + 15 1 I. первое из которых легко доказать (см. упражнение 259), а второе самоочевидно. Однако в анизотропных кристаллах условию синфазности можно [c.850]

Показатель двулучепреломления Ь — разность между главным показателем преломления необыкновенного луча в анизотропной среде и 1юказателе.м преломления обыкновенного луча в той же среде. [c.188]

Тщательный анализ экспериментальных данных показывает, что закритические переходы очень распространены, но их часто причисляют к переходам иного типа. В большинстве случаев наблюдаемые скачки являются результатом неудачной экстраполяции экспериментальных данных или перехода в докритичес-кую область. Эти переходы встречаются во всех трех агрегатных состояниях. Например, в кристаллическом (а-Р-переход в кварце в смеси орто- и пара-дейтерия в ферромагнетиках и сегнето-электриках), в жидком состоянии — в растворах и жидких кристаллах, в газах—критический переход жидкость — газ. Очень интересный критический случай перехода в анизотропной среде представляет а-Р-переход в кварце. Он сопровождается резко выраженной критической опалесценцией и экстремумами нескольких КУ. Но самым интересным является возможность непосредственного наблюдения смешанного состояния обеих граничных фаз благодаря различию их кристаллических структур а- и Р-кварцы имеют различные показатели преломления, поэтому, освещая кварц в смешанном состоянии, можно визуально или [c.248]

Тщательный анализ экспериментальных данных показывает, что закритические переходы омень распространены, но их часто причисляют к переходам иного типа. В большинстве случаев наблюдаемые скачки являются результатом неудачной экстраполяции экспериментальных данных или перехода в докритическую область. Эти переходы встречаются во всех трех агрегатных состояниях. Например, в кристаллическом ((а—р)-переход в кварце в смеси орто- и парадейтерия в ферромагнетиках, находящихся под действием магнитного поля и сегнетоэлектриках при наличии электростатического поля), в жидком (в растворах и жидких кристаллах), в газах (классический переход жидкость — газ ). Очень интересный случай критического перехода в анизотропной среде представляет (а—р)-переход в кварце. Он сопровождается резко выраженной критической опалесценцией и экстремумами нескольких КУ. Но самым интересным является возможность непосредственного наблюдения смешанного состояния обеих граничных фаз благодаря различию их кристаллических структур а- и р-кварцы имеют различные показатели преломления, поэтому, освещая кварц в смешанном состоянии, можно визуально или на фотографии заметить микрогетерогениость системы, т. е. одновременное сосуществование обеих кристаллических структур. Макроскопически кварц остается совершенно однородным, повышение точности термостатирования только улучшает выявление этого смежного состояния. [c.175]

В изотропной среде свет распространяется во всех направлениях с одинаковой скоростью. При входе же в анизотропную или кристаллическую среду луч света разлагается в общем случае на две плоскополяризованные составляющие, распространяющиеся с разными скоростями. Это явление называется двойным луче-лреломлением. Скорости компонент света, поляризованного в каждой из двух этих плоскостей, обратно пропорциональны показателям преломления среды в этих плоскостях. [c.27]

Анизотропные Г. Если трёхмерная Г. записывается в анизотропной среде, иапр. в кристалле LiNbOg, то структура Г. характеризуется не изменениями скалярного показателя преломления, а вариациями тензора днэлектрич. проницаемости. Важное свойство анизотропных трёхмерных Г.— их способность изменять состояние поляризации падающей на них волны. Используя это явление, можно считывать трёхмерные Г. излучением с Я,, отличающимися от тех X, к-рые использовались на этапе записи. [c.504]

Г. с. определяет скорость и направление переноса энергии волнами. В анизотропных средах (напр., кристаллах, плазме в ноет. маги, поле), где показатели преломления волн зависят от частоты и наиравлеиия распространения, Г. с. определяется как векторная производная v p=d(u/dk и обычно не совпадает по направлению с фазовой скоростью. В средах с сильным поглощением вместо Г. с. вводят величину, характеризующую скорость переноса энергии <>S>/, где < S> — ср. плотность потока энергии, а — ср. плотность энергии в волнах. В прозрачных средах величины Гэи и Vj-p совпадают. [c.545]

ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ — раздвоение светового луча при прохождении через анизотропную среду, обусловленное зависимостью показателя преломления (а следовательно, и скорости волны) от её поляризации и ориентации волнового вектора относительно кристаллография, осей, т. е. от направления распространения (см. Крист-аллооптика, Оптическая анизотропия). При падении световой волны на поверхность анизотропной среды в последней возникают две преломлённые волны, имеющие разную поляризацию и идущие в разных направлениях с разл. скоростями. Отношение амплитуд этих волн зависит от поляриза- [c.559]

Аналогичные явления можно наблюдать и в оптич. диапазоне при воздействии на нелинейную оптич. среду М01ЦН0Й волны Н., возбуждающей бегущую волну изменяющегося показателя преломления. Эта волна при благоприятных условиях порождает вторичную эл.-магн. волну на частоте, отличной от частоты Н. Условиями возникновения вторичной волны являются превышение плотности энергии волны Н. над определённым пороговым значением, фазовый синхронизм вторичной волны и волны изменений показателя преломления. Последнее условие может быть реализовано только в анизотропных средах (кристаллах) или в средах с аномальной дисперсией. [c.240]

Имеется много других, хотя и более инерционных, механизмов, приводянщх к существенно более сильной нелинейности показателя преломления. К ним относятся резонансные нелинейности в полупроводниках (экситонные резонансы в двумерных структурах), фото рефр активный эффект в неорганич. кристаллах, ориентация анизотропных молекул в световом поле и оптич. нагрев среды. Диапазон значений нелинейного параметра превышает десять порядков (рис. 3), Несмотря на существ, различие физ. механизмов нелинейности, многочисл. данные неплохо укладываются на прямые % Тнл возрастание величины сопровождается увеличением инерционности отклика. [c.296]

Физическая О. рассматривает проблемы, связанные с процессами испускания света, природой света и световых явлений. Утверждение, что свет есть поперечные ал.-маги, волны, явилось результатом огромного числа эксперим. исследований дифракции света, интерференции света, поляризации света, распространения света в анизотропных средах (см. Кристаллооптика, Оптическая анизотропия]. Совокупность явлений, в к-рых проявляется волновая природа света, изучается в крупном разделе фиа. О.— волновой оптике. Её матем. основанием служат общие ур-ния класснч. электродинамики — Максвелла уравнения. Свойства среды при этом характеризуются макроскодич. материальными константами — значениями диэлектрической проницаемости 8 и магнитной проницаемости р,, входящими в ур-ния Максвелла в виде коэффициентов. Эти значения однозначно определяют показатель преломления среды л = [Лер. [c.419]

В области нормальной дисперсии величина показателя преломления увеличивается с ростом частоты, т. е. для изотропных сред условие ( ) не выполняется, но оно выполняется в области аномальной дисперсии. В анизотропных средах условие ( ) может быть выполнено и в области нормальной дисперсии в случае взаимодействия волн разл. поляризаций. Хотя при этом всегда п (ш1)< (ш2) и (со )<п (ш2] (индексы о и е относятся соответственно к обыкновенной и необыкновенной волнам), однако при не слишком малых параметрах анизотропии возможно o(oji) fl(( o2) (отрицат. кристаллы) или fJe(t0i)3= ((U2) (положит. кристаллы). В отрицат. нелинейном кристалле KDP условие Ф. с. при генерации второй гармоники выполняется при взаимодействии вида A<,((i)i)-i- ( Oi) = (0)2) или (Mi)-l- e(wi)=Arj(t02)- Подобные соотношения можно записать для др. типов трёхчастотных взаимодействий. [c.274]

Электронно-оптич. показатель преломления п=р1ро в электрич. поле зависит только от координат, и такая среда для распространения электронных пучков изотропна. При наличии магн. поля (совместно с электрическим или без него) среда анизотропна, т. к. в этом случае и зависит ещё и от направления движения электронов, тогда [c.546]

В анизотропной же среде показатель преломления для данного светового пучка в общем случае зависит от направления его распространения. Поскольку направление распространения дифрагированного пучка, вообще говоря, отличается от направления исходного пучка, величины волновых векторов теперь не остаются почти неизменными. В некоторых случаях может даже происходить изменение состояния поляризации между падающим и дифрагированным пучками. Пусть п п п — показатели преломления, отвечающие дифрагированному и падающему пучкам соответственно. Стороны треугольника, образованного векторами к, к и К, равны п ш /с, пш/с и К соответственно. Поскольку в общем случае п и не равны друг другу, треугольник не является равнобедренным, даже если пренебречь небольщим различием между ш и со. Пусть в я в — углы между световыми пучками и волновым фронтом звуковой волны (рис. 9.4). Условие брэгговской дифракции получается из треугольника на рис. 9.4 и записывается в виде [c.359]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...