Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
КРИСТАЛЛООПТИКА
ІГЛ. vir
фазны и взаимно гасят друг друга. В результате в точке О, а также во всякой точке оси X получится линейное колебание параллельно оси У. Если сместиться параллельно оси Y на половину ширины интерференционной полосы, то х-колебание станет синфазным, а «/-колебание противофазным. Результирующее колебание также будет линейным, но уже вдоль оси X. В промежуточных точках из-за разности хода между лучами полного гашения не будет ни для х-, ни для «/-колебания. Однако одно из этих колебаний всегда будет сдвинуто относительно другого по фазе на л/2: результирующее колебание — эллиптическое с главными осями эллипса, параллельными координатным осям X и Y.
3. Эллиптический характер поляризации проявляется при наблюдении через николь. Если николь пропускает колебания, параллельные оси У, то на экране получаются интерференционные полосы, параллельные оси X. Центральная полоса, проходящая через центр О экрана (где разность хода равна нулю), будет светлой. При повороте николя на 90° эти полосы гасятся. Зато появляется другая система интерференционных полос, сдвинутая относительно предыдущей на половину ширины полосы. В ней, следовательно, центральная полоса будет темной. Таким образом, поворот николя на 90° из указанного исходного положения приводит к замене светлых полос темными и наоборот.
То же, в частности, будет, когда поляризация круговая (т. е. когда в нашей интерференционной установке кристаллическая пластинка К повернута из своего исходного положения на угол а = = 45°). Тогда интерференционные полосы, как они воспринимаются глазом, будут иметь один и тот же вид при любой ориентации николя. При вращении николя полосы непрерывно перемещаются параллельно самим себе. При повороте на 90° это перемещение составляет половину ширины полосы. Направление колебаний изменяется также на 90е. Если убрать николь, то произойдет наложение двух сдвинутых на полполосы некогерентных интерференционных картин со взаимно перпендикулярными колебаниями. Это даст равномерную освещенность экрана, в соответствии с тем, что волны со взаимно перпендикулярными колебаниями никогда не интерферируют. Таким образом, поворот плоскости колебаний одного из линейно поляризованных лучей на 90° (осуществляемый, например, вращением кристаллической пластинки К) существенно меняет распределение освещенности на экране. При отсутствии такого поворота на экране видны полосы интерференции. При наблюдении через николь их интенсивность изменяется; полосы пропадают, когда колебания перпендикулярны к главному сечению николя. При наличии же поворота плоскости колебаний одного из лучей на 90° и отсутствии николя никаких интерференционных полос не наблюдается. Зато они появляются при наблюдении через николь и непрерывно перемещаются параллельно самим себе при его вращении, § 79]
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЛУЧЕЙ
483
причем при повороте николя на 90° это перемещение равно половине ширины полосы.
Если опыт производить в неполяризованном свете (т. е. убрать поляроид П), то введение кристаллической пластинки, повернутой на любой угол, конечно, оставляет естественным свет, проходящий через нее. Однако, как указал и подтвердил свое заключение на опыте С. И. Вавилов, при этом также должна претерпеть изменения интерференционная картина на экране. Это объясняется тем, что и после введения кристаллической пластинки лучи не остаются независимыми, а определенным образом скоррелированы между собой.
В самом деле, падающий естественный свет можно представить в виде суперпозиции линейно поляризованных некогерентных волн с всевозможными направлениями плоскости колебаний. Возьмем одну из таких волн. При наличии кристаллической пластинки К и при наблюдении через николь N на экране получатся интерференционные полосы, описанные выше. Существенно, что положение полос не зависит от угла между плоскостями колебаний интерферирующих волн. Значит, все линейно поляризованные компоненты, на которые разложена падающая волна, дадут совпадающие по положению интерференционные картины. А так как эти картины некогерентны, то их наложение приведет только к взаимному усилению интерференционных полос. При вращении николя, ввиду статистической изотропии естественного света относительно всех направлений, перпендикулярных к лучу, вид интерференционных полос изменяться не будет. Будет происходить лишь перемещение полос параллельно самим себе, как при круговой поляризации, описанной выше. При повороте николя на 90° светлые полосы заменятся темными и наоборот. Не то будет, когда нет кристаллической пластинки. В этом случае в отсутствие николя интерференционные полосы наблюдаться будут. Однако при введении николя интенсивность полос уменьшится вдвое. Вращение же николя вообще не сказывается на положении и интенсивности полос.
4. Важный случай интерференции осуществляется при прохождении через кристалл поляризованного света. Пусть на плоскопараллельную кристаллическую пластинку падает волна под углом q> (рис. 277). В кристалле она разделяется на две волны, распространяющиеся в разных направлениях и с различными скоростями. Пусть AB и AC — волновые нормали этих волн, a Ip1 и Ips — соот-
