У кристалі відбувається подвійне променезаломлення. Побудови Гюйгенса дозволяє визначити напрями розповсюдження звичайного і незвичайного променів

1. У кристалі відбувається подвійне променезаломлення. Побудови Гюйгенса дозволяє визначити напрями розповсюдження звичайного і незвичайного променів.

2. Напрям незвичайного променя і напрям нормалі до відповідного хвилевого фронту не співпадають.

7. Пластинки  і

Розглянемо дві когерентні плоско поляризовані хвилі світлові хвилі, площини коливань яких взаємно перпендикулярні. Хай коливання в одній хвилі здійснюються уздовж осі у второй- уздовж осі  (мал. 10).

мал. 10

Проекції світлових векторів цих хвиль на відповідні осі змінюються згідно із законом:

 (2)

Як відомо, два взаємно перпендикулярних гармонійних коливання однакової частоти при складанні дають в загальному випадку рух по еліпсу. Аналогічно, крапка з координатами (2) рухається по еліпсу. Отже, дві когерентні плоско поляризовані хвилі, площини коливань яких взаємно перпендикулярні, при накладенні один на одного дають хвилю, в якій вектор  змінюється з часом так, що кінець його описує еліпс. Таке світло називається еліптично поляризованим. При різниці фаз кратною еліпс вироджується в пряму, і виходить плоско поляризоване світло. При різниці фаз, рівній і рівності амплітуд хвиль, що складаються, еліпс перетворюється на коло.

Розглянемо, що виходить при накладенні тих, що вийшли з кристалічної пластинки звичайного і незвичайного променів. При нормальному падінні світла на паралельну оптичній осі грань кристала (мал. 11) звичайний і незвичайний промені розповсюджуються не розділяючись, але з різною швидкістю. У зв'язку з цим між ними виникає різниця ходу  або різниця фаз :

де -шлях, пройдений променями в кристалі -довжина хвилі у вакуумі.

Мал. 11

Таким чином, якщо пропустити природне світло через вирізану паралельно оптичній осі кристалічну пластинку товщини  (мал. 11,а)з пластинки вийдуть два поляризованих у взаємно перпендикулярних площинах світивши  і між коливаннями яких існуватиме різниця фаз (мал. 11,б).

Вирізана паралельно оптичній осі пластинка, для якої

називається пластинкою в чверть хвилі; пластинка, для якої

називається пластинкою в півхвилі.

Розглянемо плоско поляризоване світло через пластинку в чверть хвилі. Якщо розташувати пластинку так, щоб кут  між площиною коливань в падаючому промені і віссю пластинки дорівнював амплітуди обох променів, що вийшли з пластинки, будуть однакові. Зрушення фаз між коливаннями в цих променях складе . Отже, світло, що вийшло з пластинки, буде поляризовано по кругу. При іншому значенні кута  амплітуди променів, що вийшли з пластинки, будуть неоднакові. Тому при накладенні ці промені утворюють світло, поляризоване по еліпсу. При ,равном нулю або у пластинці розповсюджуватиметься тільки один промінь (незвичайний або звичайний), так що світло на виході з пластинки залишиться плоско поляризованим.

Експериментальна частина

 

1. Установка

Установка складається з клістронного генератора, випромінюючого плоско поляризовану електромагнітну хвилю з  і приймального рупора з високочастотним детектором, підсилювача низькочастотних коливань і осцилографа. Приймальний рупор може обертатися навколо своєї подовжньої осі з точністю коливання модулюються низькочастотним сигналом з .

Мал. 12.

2. Вимірювання

При відстані між рупорами  джерело дає не плоско поляризовану хвилю. Це видно з малюнка 13 (система координат полярна).

Мал. 13.

При відстані між рупорами  хвиля стає плоско поляризованою (мал. 14).

Мал. 14.

У попередніх двох випадках деревини між рупорами не було. При відстані між рупорами залежно від товщини деревини хвиля перетворюється з плоско поляризованою в еліптично поляризовану(у моєму случае- це майже плоско поляризована хвиля). Це пояснюється тим, що звичайний і незвичайний промені розповсюджуються в анізотропній деревині з різною швидкістю, і при виході мають різні амплітуди при взаємно перпендикулярній площині коливань (мал. 15).

мал. 15.

Література

1. Першинзон Е.М., Малов Н.Н., Еткин В.С. «Курс загальної фізики. Оптика і атомна фізика.» Москва, Освіта, 1981.

2. Ландсберг Г.С. «Оптика.» Москва, Наука, 1976.

3. Міхайліченко Ю.П. «Подвійне променезаломлення сантиметрових електромагнітних хвиль. Методичні вказівки.» Томськ, 1986.

4. А. Портіс. «Берклєєвський курс фізики. Фізична лабораторія.» Москва, Наука, 1972.