№ 3–12. Изучение двойного лучепреломления и проверка закона Малюса

Естественный свет является результатом спонтанного (самопроизвольного) испускания атомами мо-лекулами цугов волн. Продолжительность отдельного испускания ~10^-8 с. Каждый цуг волн поляризован. Но так как число отдельных излучений в секунду велико, а их плоскости поляризации ориентирова-ны хаотично, то, в общем потоке естественного света нет определенной плоскости поляризации. Поэтому естественный свет не является поляризованным. Однако можно считать, что луч естественного света есть наложение двух лучей, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющих одинаковую интенсивность.

На рис. 39 стрелками обозначены колебания светового вектора (вектора ) в плоскости рисунка для одного составляющего луча, точками - в перпендикулярной плоскости для другого составляющего луча. Естественный свет можно поляризовать, пропуская его сквозь кристалл. Наиболее подходящим для этой цели является кристалл исландского шпата.

Луч естественного света, проходя через него, разделяется на два луча, поляризованные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Рассмотрим суть этого явления, называемого двойным лучепреломлением. Кристаллы обладает анизотропией, т. е. различными свойствами по различным направлениям. В частности, скорость света в кристаллах (значит и показатель преломления) зависит от направления колебаний светового вектора по отношению к оптической оси кристалла. Пусть естественный свет падает перпендикулярно на грань кристалла (рис. 40). Оптическая ось определяет некоторое направление в кристалле, оно обозначено на рисунке пунктирной линией OO₁.

Для луча 1, у которого световой вектор перпендикулярен плоскости рисунка, обеспечивается перпендикулярность его к оптической оси при любом направлении распространения в плоскости рисунка. Это означает, что скорость луча 1 по всем направлениям будет одной и той же. Поэтому фронт элементарной волны для луча 1 есть окружность. Построив огибающую элементарных волн, можно заключить на основании принципа Гюйгенса, что луч 1 пройдет в кристалле без изменения направления в соответствие с законом преломления света. Поэтому этот луч называют обыкновенным.