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

Для луча 2, у которого световой вектор лежит в главной плоскости (плоскости, содержащей оптическую ось), скорость будет различна по разным направлениям. В направлении AB скорость V₁ совпадает со скоростью луча 1 так как световой вектор перпендикулярен оптической оси. В направлении AC, для которого световой вектор луча параллелен оптической оси, скорость V₂ оказывается больше, чем V₁ (такой одноосный кристалл называется отрицательным). В таком случае для луча 2 фронт элементарной волны получит форму эллипса. Направление луча 2 в кристалле определится точкой касания K огибающей элементарных волн. Угол преломления луча 2 не будет равен нулю, как того требует закон преломления. Луч 2 не подчиняется в кристалле закону преломления, поэтому его называют необыкновенным. Выйдя из кристалла, оба луча пойдут далее параллельно на некотором расстоянии друг от друга.

В призме Николя используется кристалл исландского шпата, распиленный по диагональной плоскости и склеенный канадским бальзамом. При этом угол наклона плоскости распила делают таким, чтобы обыкновенный луч испытывал полное внутреннее отражение (рис. 41), в то время как необыкновенный, имея меньший показатель преломления, проходил бы через кристалл.

Нижняя поверхность николя зачернена и поглощает падающий на нее обыкновенный луч. Таким образом, естественный свет, проходя через призму Николя, поляризуется. Поляриметр представляет собой систему из двух николей, расположенных на одной оптической оси. Естественный луч света, падая на первый николь – поляризатор, поляризуется.

Второй николь - анализатор может поворачиваться относительно оптической оси поляриметра. Если плоскости николей совпадают, то весь свет, падающий на анализатор, пройдет через него. Если плоскости перпендикулярны (николи скрещены), то свет не пройдет через анализатор. В случае если плоскости поляризатора и анализатора составляют между собой угол φ, через анализатор пройдет только параллельная составляющая вектора амплитуды E = E₀ cos φ. Так как интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды, то

где I₀ и I интенсивности света, падающего на анализатор и прошедшего через него. Это и есть закон Малюса.

Некоторые кристаллы (турмалин, герапатит и др.) сильно поглощают обыкновенный луч по сравнению с необыкновенным. Естественный луч, пройдя через пленку, покрытую ориентированным слоем таких кристаллов, оказывается поляризованным. Такие пленки называются поляроидами. Поляроиды сравнительно дешевы и дают возможность получать широкие пучки поляризованного света, поэтому они находят многочисленные практические применения.