Основы кристаллооптики

1. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Основы кристаллооптики. Свет естественный  и плоскополяризованный.

По способу распространения свет может быть естественным и поляризованным.

Естественным называется свет, который удовлетворяет трем условиям:

1) В каждый данный момент времени направления колебаний в разных точках луча различны;

2) В каждой данной точке луча направления колебаний в разные моменты времени различны;

3) Амплитуды колебаний, направленных в разные стороны в естественном луче, в среднем равны.

Естественным считается свет, который исходит от солнца и других раскаленных тел.

Поляризованным называется свет, амплитуды колебаний которого по разным направлениям различны. В кристаллооптике используется линейно поляризованный свет, в котором все колебания совершаются в одном направлении, тогда как по другим направлениям они равны нулю.

Если колебания световых волн совершаются только в одной определенной плоскости, такой свет называется плоскополяризованным, или просто поляризованным.

Важнейшим свойством оптически анизотропной среды является способность поляризовать свет – разлагать естественный свет на две волны (обе плоскополяризованные), электромагнитные колебания которых совершаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с различными скоростями и, следовательно, с различными показателями преломления. Это явление называется двойным лучепреломлением или двупреломлением. Формула двойного лучепреломления

Используя явление двупреломления, можно преобразовать свет естественный в плоскополяризованный. Для этого используется поляризатор (P) (призма Николя), который представляет собой кристалл исландского шпата, распиленный под определенным углом и склеенный канадским бальзамом.

Естественный световой луч (колеблется во всех направлениях), войдя в анизотропный кристалл исландского шпата, разлагается на два луча, плоскополяризованных, колеблющихся во взаимно перпендикулярных направлениях с разными показателями преломления.

[pic 1]

Рисунок 1- Ход лучей через призму Николя

Один луч (колеблется в направлении, показанном точками, т.е. перпендикулярно к плоскости чертежа) преломляется и на границе с канадским бальзамом испытывает полное внутреннее отражение и гасится футляром николя.

Второй луч не испытывает преломления, свободно пересекает границу раздела сред и выходит из николя плоскополяризованным (направление колебания показано стрелками).

Скорость распространения света зависит от оптической плотности среды. При переходе света из одной среды в другую на границе раздела сред происходит изменение скорости света, что вызывает эффект преломления света.

Отношение скоростей света в воздухе (или пустоте) к скорости света в данной среде называется показателем преломления данной среды.

Сила двойного лучепреломления минералов. Луч света, проходящий через пластинку анизотропного минерала (кристаллы средних и низших сингоний), разлагается на два луча с разными показателями преломления, распространяющимися с различными скоростями, и колеблющимися во взаимно-перпендикулярных плоскостях. Это явление получило  название двойного лучепреломления.

Силой двойного лучепреломления (Δ) называется величина, показывающая насколько показатель преломления одного луча отличается от показателя преломления другого:

Δ= n 1- n2 ,                 (1)

Где n 1 иn2- величины показателей преломления.

Сила двойного лучепреломления-величина переменная. Она изменяется от 0 когда луч направлен по оптической оси кристалла, до какого-то максимума, когда луч направлен перпендикулярно к оптической оси (водоносных кристаллах) или к плоскости оптических осей (в двуосных кристаллах). За истинную величину силы двойного лучепреломления (ведь только она может использоваться для определения минерала) принимают ее максимальное значение: