27.4. Поляризаційні прилади

Для одержання лінійно поляризованого світла використовують поляризаційні призми, виконані з оптично анізотропних кристалів таким чином, щоб на виході із призм залишався лише один з поляризованих променів (найчастіше незвичайний), а другий відхилявся вбік.

Прикладом таких призм є призма Ніколя, виготовлена із кристала кальциту (СаСО₃). Кристал кальциту розрізається уздовж площини АВСD — рис. 27.6 і потім склеюється прозорим клеєм, показник заломлення якого n_к лежить між показниками заломлення n_о й n_е звичайного й незвичайного променів (n_о>n_к>n_е). При цьому звичайний промінь зазнає на клейовому прошарку повне внутрішнє відбиття й виходить через бічну грань кристала, а незвичайний промінь проходить через цей прошарок і виходить із призми через грань MN. Для усунення небажаного впливу звичайного променя бічну грань призми звичайно покривають шаром чорного лаку.

Рис. 27.6

Рис. 27.7

У деяких двозаломлених кристалах один із променів (звичайний або незвичайний) поглинається сильніше іншого (рис. 27.7). Таке явище називається дихроїзмом. Так, у кристалі турмаліну звичайний промінь практично повністю поглинається на глибині близько 1 мм, а в целулоїдній плівці, на якій нанесені в однаковому напрямку кристалики герапатита (сірчанокислого йодхініну), один із променів затримується на глибині ~0,1 мм. Такі плівки одержали назву поляроїдов і використовуються для одержання поляризованого світла. Їхньою перевагою є велике поле зору, висока світлосила й низька вартість, однак ступінь поляризації променів, що вийшли, нижче, ніж у поляризаційної призми.

27.5. Закон Малюса

Рис. 27.8

У загальному випадку прилад, що перетворює природне світло в плоско поляризоване, називається поляризатором. Другий такий же поляризуючий прилад, поставлений за ходом променя, що вийшов, називається аналізатором. Система з послідовно встановлених поляризатора й аналізатора називається полярископом і широко використовується в поляризаційних дослідженнях. Поляризатор (або аналізатор) пропускає світлові хвилі, у яких напрямок електричного вектора паралельний площині, що називається площиною пропускання поляризатора (ППП) або аналізатора (ППА), і повністю (або частково) затримує світлові хвилі, у яких коливання вектора перпендикулярні до цієї площини.

Позначимо через  кут між площинами пропускання поляризатора й аналізатора (рис. 27.8). Нехай далі Е_о — амплітуда світлового вектора, що вийшов з поляризатора. Аналізатор пропустить складову цього вектора паралельну ППА, і не пропустить перпендикулярну складову З рис. 27.8 видно, що

Оскільки інтенсивність світла I пропорційна квадрату амплітуди світлового вектора, то

(27.2)

де I_о — інтенсивність світла, що вийшло з поляризатора.

Формула (27.2) одержала назву закону Малюса. З (27.2) випливає, що при обертанні аналізатора навколо світлового променя на екрані буде спостерігатися послідовне чергування максимумів і мінімумів інтенсивності через кожні 90°.