Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка):
3. Рассмотрим более общий вопрос: как отличить естественный свет от света, поляризованного по кругу, и от смеси естественного света с поляризованным по кругу? Для этого поставим снова на пути света пластинку в четверть волны и николь. Если при вращении николя при любом положении пластинки интенсивность не меняется, то свет естественный. Если интенсивность меняется и падает до нуля, то он поляризован по кругу. Если же интенсивность меняется, но не падает до нуля, то падающий свет состоит из смеси естественного с поляризованным по кругу.
4. Допустим теперь, что падающая волна поляризована эллиптически. Если поставить николь, то при его вращении интенсивность проходящего света в двух положениях (отличающихся друг от друга на 180°) будет максимальна, а в перпендикулярных к ним положениях минимальна. Эти положения определят направления главных осей эллипса колебаний. После этого на пути падающего света поставим пластинку А,/4, оптическая ось которой ориентирована параллельно одной из главных осей эллипса. Тогда после прохождения через пластинку свет станет поляризован линейно и может быть погашен поворотом николя. При этом николь надо будет повернуть на некоторый угол относительно исходного положения, когда интенсивность проходящего через него света была минимальна или максимальна. Действительно, в исходном положении главное сечение николя было ориентировано параллельно одной из главных осей эллипса колебаний. После же прохождения через пластинку А/4 плоскость колебаний линейно поляризованного света будет проходить через одну из диагоналей прямоугольника на рис. 236.
5\ Нетрудно сообразить, как поступить, чтобы отличить друг от друга: 1) эллиптически поляризованный свет; 2) смесь естественного света с линейно поляризованным светом (отчасти линейно поляризованный свет)', 3) смесь естественного света с эллиптически поляризованным светом (отчасти эллиптически поляризованный свет). Опять надо поместить на пути распространения света пластинку в четверть волны, а за ней николь. Если вращением пластинки вокруг направления луча можно найти такое положение, при котором свет, прошедший через нее, можно погасить последующим вращением николя, то падающий свет был эллиптически поляризован. Если это сделать не удается, то мы имеем дело либо со смесью естественного света с линейно поляризованным, либо со смесью естественного света с эллиптически поляризованным. Чтобы отличить друг от друга эти два последних случая, на пути света ставят сначала только один николь и устанавливают его на минимум интенсивности проходящего света. Затем перед николем помещают пластинку в четверть волны. Вращением пластинки и николя снова добиваются минимума интенсивности. Если этот минимум интенсивности получается при прежнем положении николя (или при повороте его на 180°), то мы имеем смесь естественного света с линейно« 78] АНАЛИЗ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА
475
поляризованным. Если же для получения минимума требуется повернуть николь на некоторый угол, — то смесь естественного света с эллиптически поляризованным.
6. Вместо пластинки Я/4 (а также пластинки А/2, вносящей дополнительную разность хода в полволны) применяются более совершенные приспособления, называемые компенсаторами. Они также могут служить для анализа поляризации света.
Компенсатор Бабине (рис. 272) состоит из двух слабо скошенных кварцевых клиньев / и //,.оптические оси которых взаимно перпендикулярны, что показано на рисунках точками и направлением штриховки. Клин / неподвижен, клин II может относительно него перемещаться вверх и вниз с помощью микрометрического винта. При таких перемещениях обращенные друг к другу поверхности клиньев остаются параллельными. Пусть луч падает на компенсатор слева направо перпендикулярно к его поверхности. В компенсаторе он разделяется на обыкновенный и необыкновенный лучи, идущие в одном направлении. Обыкновенный луч в первом клине при вступлении во второй, очевидно, становится необыкновенным и на- Рис. 272 оборот. В результате между колебаниями, параллельными и перпендикулярными к плоскости рисунка, возникнет дополнительная разность фаз
Адоп = (tt^ — knedx — kn0d2) — (coif — kn0dx — kned2) =
= k{ne — n0) (d^-dj,
где dt и d2 — толщины первого и второго клиньев вдоль пересекающего их луча, a k = 2я/А — волновое число в вакууме.
Для кварца (положительный кристалл) пе >» п0. В том месте, где d1 = d2, дополнительная разность фаз Адоп равна нулю. Выше этого места величина Ддоп положительна, ниже — отрицательна, причем она линейно возрастает с расстоянием при смещении луча вверх. Если на компенсатор падает параллельный пучок линейно или эллиптически поляризованного света, то на выходе компенсатора в разных местах полная разность фаз А будет разной. Линии равной разности фаз имеют форму прямых, параллельных ребрам клиньев. Выходящий свет останется поляризованным эллиптически, но форма эллипса колебаний будет другой, меняясь при переходе от одной линии равной разности фаз к другой. Когда полная разность фаз равна А = 2тл (т = 0, 1,2, ...), свет будет поляризован линейно. Если его рассматривать через надлежаще ориентированный николь, то на поверхности компенсатора появятся равноотстоящие параллельные темные полосы. Если николь повернуть на 90°, то полосы сместятся на полполосы, т. е. появятся там, где А = = (2m +1) я. Если микрометрическим винтом перемещать клин II, то