Поляризационные призмы

Поляризационные призмы и поляроиды

Оптические устройства, преобразующие проходящий через них естественный свет в поляризованный, называют поляризаторами.

Простейшее устройство, позволяющее получить линейно поляризованный свет из естественного света – это стеклянная пластинка, наклоненная к лучу под углом Брюстера (см. стр 68). Свет, отраженный от такой пластинки оказывается линейно поляризованным. Э. Малюс (1775 – 1812) обнаружил, что если пучок света последовательно отражается от двух брюстеровских пластинок, то интенсивность светового пучка оказывается пропорциональной cos² ψ, где ψ – угол между двумя плоскостями отражения. Это правило называют законом Малюса. Закон Малюса выполняется при использовании любых поляризаторов.

Поляризатор, используемый для обнаружения линейной поляризации и определения ее плоскости, называют анализатором. В качестве и поляризатора и анализатора обычно используют один и тот же прибор – поляризационную призму или пленочный полимерный поляризатор (поляроид).

В качестве поляризаторов широко применяют поляроиды – представляющие собой тонкую дихроичную полимерную пленку толщиной ~ 0,1 мм вклеенную между пластинками из стекла или прозрачной пластмассы. Дихроичная пленка представляет собой нитро- или ацетилцеллюлозную пленку, в которую внедрены микроскопические кристаллики герапатита (периодат бисульфата хинина). Чешуйка герапатита толщиной всего 0,01 мм почти полностью поглощает проходящий через нее линейно поляризованный в одном из направлений луч света. Вещество было открыто Герапатом в 1852 г.

Для ориентирования микрокристалликов герапатита внутри пленки полимерную пленку, с внедренным в нее герапатитом, растягивают в одном направлении.

Первая поляризационная призма была изобретена в 1828 г. шотландским физиком Николем. В такой составной призме обыкновенный луч испытывает полное внутреннее отражение от внутренних граней, а необыкновенный луч проходит через призму. Призму Николя сокращенно называли николем. Это же название часто применяли и для других призм, действующих по тому же принципу, хотя в силу конструктивных недостатков и сложности изготовления николи уже давно не применяют. Более удобны поляризационные призмы с нормальным падением луча на ее грани (призмы Глана). При вращении такой призмы прошедший через нее луч не смещается и не изменяет направления распространения.

Рис. 3.5. Сечение призмы Николя. Призмы 1 склеены канадским бальзамом (2). 3 – направление оптической оси исландского шпата.

Рис. 3.6. Призма Глана-Томпсона, используемая в современных устройствах. Между призмами - воздушный промежуток. Двойная стрелка, показанная на выходном торце призмы, обозначает направление оптической оси кристалла. Необыкновенный луч падает на поверхности раздела призм под углом, близким к брюстеровскому, поэтому в призме Глана-Томсона незначительны потери прошедшего излучения (коэффициент отражения для необыкновенной волны от внутренних граней призмы близок к нулю).

Углы падения луча на границу, разделяющую призмы рассчитываются таким образом, чтобы обыкновенный луч испытывал полное внутреннее отражение и отклонялся в сторону, а необыкновенный не испытывал такого отражения и проходил через призму. Существует большое разнообразие конструкций поляризационных призм, использующих явление двулучепреломления.

Дата добавления: 2014-01-13