Dvostruki lom svjetlosti. Velika enciklopedija nafte i plina

Za dobivanje polarizirane svjetlosti također se koristi fenomen dvostrukog loma.

“S Islanda, otoka smještenog u Sjevernom moru, na geografskoj širini 66°,” napisao je Huygens 1678., “donesen je kamen (islandski špat), vrlo izvanredan po svom obliku i drugim kvalitetama, ali najviše po svojoj čudnoj refrakciji Svojstva "

Ako se na bilo koji natpis stavi komadić islandskog špata, tada ćemo kroz njega vidjeti dvostruki natpis (sl. 133).

Riža. 133. Dvolomnost.

Bifurkacija slike nastaje zbog činjenice da svaka zraka koja pada na površinu kristala odgovara dvjema lomljenim zrakama. Na sl. 134 prikazuje slučaj kada je upadna zraka okomita na površinu kristala; tada zraka, nazvana obična, prolazi kroz kristal nelomljena, a zraka, nazvana izvanredna, ide duž izlomljene linije prikazane na sl. 134.

Riža. 134. Put zraka pri dvostrukom lomu.

Imena zraka su jasna: obična zraka se ponaša onako kako bismo očekivali na temelju poznatih zakona loma. Čini se da izvanredna zraka krši te zakone: pada normalno na površinu, ali doživljava lom. Obje zrake izlaze iz kristalne ravnine polarizirane, a polarizirane su u međusobno okomitim ravninama. To se lako može provjeriti vrlo jednostavnim iskustvom. Uzmimo neki analizator (na primjer stopalo) i pogledajmo kroz njega račvastu sliku koju daje kristal. Na određenom položaju stopala vidjet ćemo samo jednu od slika, druga će se ugasiti. Prilikom okretanja stopala oko linije pogleda za 90°

ova druga slika će se pojaviti, ali će prva nestati. Stoga smo doista uvjereni da su obje slike polarizirane i točno kako je upravo naznačeno.

Zanimljivo je da je Malus 1808. sasvim slučajno izveo sličan eksperiment i otkrio polarizaciju svjetlosti kada se reflektira od stakla. Gledajući kroz komad islandskog špata odraz zalazećeg sunca na prozorima Luksemburške palače u Parizu, iznenadio se kad je otkrio da dvije slike nastale dvostrukim lomom imaju različitu svjetlinu. Okrećući kristal, Malus je vidio kako slike naizmjenično postaju svjetlije, a zatim blijede. Malus je isprva zaključio da na to utječu fluktuacije sunčeve svjetlosti u atmosferi, ali kako je pala noć ponovio je eksperiment sa svjetlošću svijeće koja se reflektirala od površine vode, a zatim od stakla. Međutim, u oba slučaja učinak je potvrđen. Malus posjeduje izraz "polarizacija" svjetlosti.

Prijeđimo sada na detaljniju analizu fenomena dvostrukog loma. Ako promijenimo upadni kut zrake na površinu kristala, tada će se otkriti novo izvanredno svojstvo izvanredne zrake. Ispostavilo se da njegov indeks loma nije konstantan, već ovisi o kutu upada. Budući da smjer lomljene zrake u kristalu ovisi o kutu upada, to se svojstvo može formulirati i na sljedeći način: indeks loma izvanredne zrake ovisi o njezinom smjeru u kristalu. Konačno, prelazeći s indeksa loma na brzinu širenja, možemo reći da brzina izvanredne zrake u kristalu ovisi o smjeru njezina širenja.

U ovoj konačnoj formulaciji, optička svojstva kristala podudaraju se s njegovim drugim svojstvima: dielektrična konstanta, toplinska vodljivost i elastičnost kristala također su nejednaki u različitim smjerovima. Podudarnost između anizotropije optičkih i električnih svojstava kristala postaje sasvim razumljiva ako se sjetimo da je brzina svjetlosti obrnuto proporcionalna kvadratnom korijenu dielektrične konstante medija (§ 2). Stoga, strogo govoreći, brzina širenja svjetlosnog vala ne ovisi o smjeru širenja, već o smjeru električnog polja svjetlosnog vala. Čak i ako se dva svjetlosna vala polarizirana u međusobno okomitim ravninama šire u istom smjeru u kristalu, njihove će brzine biti različite (osim u nekim posebnim slučajevima). Primjer dva takva vala su izvanredne i obične zrake.

Ako iz točke koja leži na površini islandskog špata povučemo radijus vektore unutar kristala, čija je veličina proporcionalna brzini svjetlosti u odgovarajućim smjerovima, tada će njihovi krajevi ležati na površini elipsoida revolucije. Ovaj

je ekvivalentno činjenici da valna površina svjetlosnih vibracija koje se šire iz točke ima elipsoidan oblik, za razliku od sfernog oblika kada se šire u amorfnom tijelu. Cijelo vrijeme, naravno, govorimo o izvanrednoj zraci. Obične zrake očito tvore kuglastu valnu površinu. Dakle, u kristalu imamo dvije vrste valnih površina: elipsoide i kugle. Ovi elipsoidi i sfere dodiruju se u točkama koje leže na ravnim linijama, koje se nazivaju optičke osi kristala.

Jasno je da se svjetlost širi duž optičke osi brzinom potpuno neovisnom o stanju polarizacije. U islandskom šparu postoji samo jedan smjer optičke osi - jednoosni kristal.

Jednostavnom grafičkom metodom temeljenom na Huygensovom principu konstruirat ćemo lomljeni val običnih i izvanrednih zraka (§ 25). Jedan će val biti tangenta na niz elementarnih sfera, drugi će biti tangenta na niz elipsoida (slika 135). Vidimo da se između ova dva ravna vala stvara kut koji odgovara nastanku kuta između lomljenih zraka, tj. dvolomu.

Riža. 135. Konstrukcija Huygensa u kristalu.

Za razliku od izotropnog medija u kristalu, (izvanredna) zraka više nije normalna na valnu površinu. Na sl. 135 o označava običnu zraku, izvanrednu zraku i normalnu zraku.

Međutim, postoji i smjer u kristalu islandskog špara u kojem i obične i izvanredne zrake putuju istom brzinom, bez razdvajanja. Taj se smjer naziva optička os kristala. Očito je da dodirne točke elipsoida s kuglom leže na optičkoj osi. U ravnini okomitoj na optičku os leže pravci duž kojih je razlika u brzini između obične i izvanredne zrake najveća. Obična i izvanredna zraka idu u istom smjeru, ali izvanredna zraka pretiče običnu.

Svaka ravnina koja prolazi kroz optičku os naziva se glavni presjek ili glavna ravnina kristala.

Osim islandskog špata, u jednoosne kristale spadaju npr. kvarc i turmalin. Ima kristala kod kojih je pojava refrakcije još podložnija

složeni zakoni. Konkretno, za njih postoje dva smjera u kojima obje zrake putuju istom brzinom, stoga se takvi kristali nazivaju dvoosnim (na primjer, gips). U dvoosnim kristalima obje su zrake izvanredne, tj. brzine širenja obiju zraka ovise o smjeru.

Turmalin ima izvanrednu sposobnost upijanja jedne od zraka koje proizlaze iz dvoloma, zbog čega kristal turmalina služi kao polarizator, proizvodeći jednu polariziranu zraku odjednom.

Još 1850. Herapat je otkrio da umjetno proizvedeni kristali kinin jodid sulfata imaju ista svojstva kao turmalin.

Riža. 136. Korištenje polaroida.

Međutim, pojedinačni kristali bili su premali i brzo su se kvarili na zraku. Tek su posljednjih godina naučili proizvoditi celuloidni film u industrijskim razmjerima, u koji se unosi veliki broj apsolutno identično orijentiranih kristala kinin jodid sulfata. Ovaj film se zove Polaroid.

Polariodi potpuno polariziraju svjetlost, ne samo da prolaze duž normale na svoju površinu, već zadržavaju svojstva za zrake koje s normalom tvore kut do 30°. Dakle, polaroid može polarizirati prilično širok stožac svjetlosnih zraka.

Polaroid je pronašao široku primjenu u raznim područjima. Istaknimo najzanimljiviju primjenu Polaroida u automobilskoj industriji.

Polaroid ploče se montiraju na prednje staklo automobila (slika 136) i na svjetla automobila. Polaroidna pločica na prednjem staklu je analizator, pločice na prednjim svjetlima su polarizatori. Polarizacijske ravnine ploča čine s horizontom kut od 45° i međusobno su paralelne. Vozač, gledajući cestu kroz polaroid, vidi reflektirano svjetlo svojih farova,

odnosno vidi cestu osvijetljenu njima, budući da su odgovarajuće ravnine polarizacije paralelne, ali ne vidi svjetlost farova nadolazećeg automobila, koji je također opremljen polaroidnim pločama. U potonjem slučaju, kao što je lako vidjeti na Sl. 136, ravnine polarizacije će biti međusobno okomite. Tako je vozač zaštićen od sjaja prednjih svjetala nadolazećeg automobila.

Naočale su izrađene od Polaroida, kroz koji je odsjaj svjetlosti reflektiran od sjajnih površina nevidljiv. To se objašnjava činjenicom da je odsjaj obično djelomično ili potpuno polariziran. Vrlo je preporučljivo koristiti polaroidne naočale u muzejima i umjetničkim galerijama (površine slika naslikanih uljanim bojama često stvaraju odsjaj koji otežava preglednost slika i iskrivljuje nijanse boja).

Jedan od najčešćih polarizatora je takozvana Nicolasova prizma ili jednostavno nicol.

Riža. 137. Presjek Nicolaseve prizme.

Nicolaseva prizma je kristal od islandskog špata, dijagonalno piljen i zalijepljen kanadskim balzamom (slika 137). U Nicolasovoj prizmi, jedna od zraka koja proizlazi iz dvostrukog loma je eliminirana na vrlo domišljat način. Obična zraka, lomljena jače, pada na granicu s kanadskim balzamom pod upadnim kutom većim od izvanredne zrake. Budući da je indeks loma kanadskog balzama niži od indeksa islandskog špata, dolazi do potpune unutarnje refleksije i zraka pogađa bočnu površinu. Bočna strana je prekrivena crnom bojom i apsorbira zraku koja pada na nju. Dakle, iz prizme izlazi samo jedna ravnopolarizirana zraka (izvanredna). Ravnina polarizacije ove zrake naziva se glavna Nicolova ravnina.

Dvije nikole, smještene jedna iza druge, s međusobno okomitim glavnim ravninama, očito neće propuštati nikakvu svjetlost. Ako su glavne ravnine paralelne, tada će maksimalna količina svjetlosti proći kroz nikoli. Postavlja se pitanje koliko će svjetlosti propustiti takva kombinacija nikola u bilo kojem međupoložaju, kada je kut a između glavnih ravnina veći od nule, ali manji od 90°.

Budući da se svaki polarizator, kao što smo već rekli, može usporediti s prorezom koji prenosi samo vibracije koje leže u njegovoj ravnini, postupak za izračunavanje intenziteta svjetlosti koja prolazi kroz dva nikola je jasan. U tu svrhu prikažimo glavne ravnine nikola u obliku ravnih linija I u II (slika 138). Tada se oscilacije koje izlaze iz prvog nichola podudaraju s i ako ih rastavimo na dvije komponente (jednu koja se podudara s, a drugu, na nju

okomito), tada će prva komponenta proći u potpunosti, a druga će, očito, biti odgođena nikolom. Veličina amplitude koja sačinjava oscilacije u smjeru II, kao što se vidi iz crteža, jednaka je gdje je A amplituda oscilacija koje izlaze iz prvog nikola. Ova će komponenta, kao što smo upravo rekli, u potpunosti proći; dakle, ovo će biti amplituda vibracije koja prolazi kroz dva nikola.

Riža. 138. Ka proračunu energije protekle kroz dva nikola.

Energija svjetlosnog vala, kao i svake vibracije, proporcionalna je kvadratu amplitude; Dakle, konačno za svjetlosnu energiju koja prolazi kroz dva nikola, imamo sljedeću formulu - Malusov zakon:

i mijenja se od do kao promjena od O do Dakle, rotiranjem jednog od nikola možemo prigušiti propuštenu svjetlost koliko god puta i dobiti svjetlost bilo kojeg intenziteta.

Malusov zakon očito vrijedi za svaki polarizator i analizator. Konkretno, intenzitet svjetlosti koja se uzastopno reflektira od dva staklena zrcala podliježe istom zakonu.

Ako Nicolasova prizma služi za stvaranje jedne polarizirane zrake, onda Wollastonova prizma proizvodi dvije zrake, polarizirane u međusobno okomitim ravninama i smještene simetrično u odnosu na upadnu zraku. Naprava Wollastonove prizme izuzetno je domišljata i posebno jasno pokazuje kako brzina širenja zraka u kristalu ovisi o smjeru njihove ravnine polarizacije.

Riža. 139. Wollastonova prizma.

Wollastonova prizma sastoji se od dva komada islandskog špaleta, izrezanih paralelno s optičkom osi i zalijepljenih zajedno tako da je optička os jednog komada okomita na optičku os drugog komada. Na sl. 139 optička os desnog komada je paralelna s ravninom nacrta, a optička os lijevog komada je okomita na nju.

Snop svjetlosti koji normalno pada na gornju granicu bit će podijeljen u dva snopa: obični snop s ravninom polarizacije paralelnom s optičkom osi i izvanredni snop, polariziran u okomitom smjeru. Obje zrake putuju u istom smjeru, ali različitim brzinama, koje određuju indeksi loma. Nakon što stignu do sučelja s drugim komadom, obje

Zrake mijenjaju uloge. Ravnina polarizacije obične (u prvom komadu) zrake već postaje okomita na optičku os (drugog komada), stoga će se ova zraka u drugom komadu širiti kao izvanredna. Naprotiv, zraka koja je neobična u prvom komadu bit će obična u drugom komadu, budući da je njezina ravnina polarizacije paralelna s optičkom osi tog komada. Dakle, jedna zraka (obična u prvom komadu) prelazi iz medija s indeksom loma u medij s indeksom loma druge (izvanredna u prvom komadu) - iz medija u medij s više islandskog spara. prva zraka prelazi iz gušćeg medija u manje gusti, drugi - obrnuto. Zbog toga će se jedna zraka na granici prelomiti ulijevo, a druga udesno, a iz prizme će simetrično ući dvije polarizirane zrake.

U dvije komponente. Ako zraka svjetlosti padne okomito na površinu kristala, tada se na toj površini razdvoji u dvije zrake. Prva zraka nastavlja putovati ravno i zove se obični (o- obični), drugi odstupa u stranu i zove se izvanredno (e- izvanredno).
Prvi ga je otkrio danski znanstvenik Rasmus Bartholin na kristalu islandskog špata 1669. godine.

Opis [ | ]

Smjer osciliranja vektora električnog polja izvanrednog snopa leži u ravnini glavnog presjeka (ravnina koja prolazi kroz snop i optičku os kristala). Optička os kristala je smjer u optički anizotropnom kristalu duž kojeg se snop svjetlosti širi bez dvoloma.

Povreda zakona o lomu svjetlosti izvanredne zrake posljedica je činjenice da brzina širenja svjetlosti (a time i indeks loma) valova s takvom polarizacijom kao kod izvanredne zrake ovisi o smjeru. Za obični val brzina širenja jednaka je u svim smjerovima.

Moguće je odabrati uvjete pod kojima se obične i izvanredne zrake šire duž iste putanje, ali različitim brzinama. Tada se promatra učinak promjene polarizacije. Na primjer, linearno polarizirana svjetlost koja pada na ploču može se prikazati kao dvije komponente (obični i izvanredni val) koje se kreću različitim brzinama. Zbog razlike u brzinama ovih dviju komponenti, na izlazu iz kristala će između njih postojati neka fazna razlika, a ovisno o toj razlici, svjetlost na izlazu će imati različite polarizacije. Ako je debljina ploče tolika da na izlazu iz nje jedna zraka zaostaje za drugom za četvrtinu vala (četvrt periode), tada će se polarizacija pretvoriti u kružnu (takva se ploča naziva četvrtvalna), ako je zraka zaostaje pola vala za drugom, tada će svjetlost ostati linearno polarizirana, ali će se ravnina polarizacije zakrenuti za određeni kut, čija vrijednost ovisi o kutu između ravnine polarizacije upadne zrake i ravnine polarizacije. glavni presjek (takva se ploča naziva poluvalna ploča).

Priroda fenomena [ | ]

Kvalitativno, fenomen se može objasniti na sljedeći način. Iz Maxwellovih jednadžbi za materijalni medij proizlazi da je fazna brzina svjetlosti u sredstvu obrnuto proporcionalna vrijednosti dielektrične konstante ε medija. U nekim kristalima dielektrična konstanta - tenzorska veličina - ovisi o smjeru električnog vektora, odnosno o stanju polarizacije vala, pa će fazna brzina vala ovisiti o njegovoj polarizaciji.

Prema klasičnoj teoriji svjetlosti, pojava efekta je posljedica činjenice da izmjenično elektromagnetsko polje svjetlosti uzrokuje titranje elektrona tvari, a te vibracije utječu na širenje svjetlosti u mediju, a kod nekih tvari lakše je natjerati elektrone da osciliraju u nekim određenim smjerovima.

Umjetni dvolom[ | ]

Osim u kristalima, dvolomnost se opaža i u izotropnim medijima postavljenim u električno polje (Kerrov efekt), u magnetsko polje (Cotton-Moutonov efekt, Faradayev efekt), pod utjecajem mehaničkog naprezanja (fotoelastičnost). Pod utjecajem ovih čimbenika, izvorno izotropni medij mijenja svoja svojstva i postaje anizotropan. U tim se slučajevima optička os medija poklapa sa smjerom električnog polja, magnetskog polja i smjerom djelovanja sile.

Pozitivni i negativni kristali[ | ]

Negativni kristali- jednoosni kristali kod kojih je brzina prostiranja obične zrake svjetlosti manja od brzine prostiranja izvanredne zrake. U kristalografiji se negativni kristali nazivaju i tekućim uključcima u kristalima koji imaju isti oblik kao i sam kristal.
Pozitivni kristali- jednoosni kristali kod kojih je brzina prostiranja obične zrake svjetlosti veća od brzine prostiranja izvanredne zrake.

vidi također [ | ]

Književnost [ | ]

Linkovi [ | ]

Erasmus Bartholin, Experimenta crystalli islandici disdiaclastici quibus mira & inulita refractio detegitur (Kopenhagen, Danska: Daniel Paulli, 1669).
Erasmus Bartholin (1. siječnja 1670.) Izvještaj o različitim eksperimentima koje je izveo i priopćio taj učeni matematičar, dr. Erasmus Bartholin, na kristalnom tijelu, koje mu je poslano s Islanda, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 5 : 2041-2048.

Definicija 1

U fizici postoji takav fenomen kao dvostruki lom. Karakterizira ga cijepanje snopa svjetlosti na komponente.

Slika 1. Dvolomnost. Author24 - online razmjena studentskih radova

Zahvaljujući mnogim različitim eksperimentima, znanstvenici su uspjeli identificirati glavne karakteristike i svojstva koja karakteriziraju ovaj fenomen.

Pojam i suština dvostrukog loma

Dvolom je učinak cijepanja svjetlosnog snopa u anizotropnom mediju na dvije komponente. Kada upadne okomito na površinu kristala, zraka se podijeli na dva dijela. U ovom slučaju promatramo sljedeće pojave:

prva zraka pokazuje nastavak svog izravnog širenja (naziva se običnom);
što se tiče druge zrake, ona će već skrenuti u stranu (neobično).

Optičkom osi kristala smatra se pravac u optički anizotropnom kristalu duž kojeg se svjetlosna zraka širi bez dvoloma.

Napomena 1

Povreda zakona loma svjetlosti zbog djelovanja izvanredne zrake izazvana je činjenicom da će brzina kojom se svjetlost širi i indeks loma valova s polarizacijom sličnom izvanrednoj zraci ovisiti o smjeru. U ovom slučaju, za obični val, brzina širenja je ista u svim smjerovima.

Moguće je odabrati optimalne uvjete za širenje običnih i izvanrednih zraka duž iste putanje, ali će njihove brzine biti različite. U ovom slučaju promatramo učinak promjene polarizacije.

Na temelju načela klasične teorije svjetlosti, pojavu efekta možemo objasniti činjenicom da izmjenično elektromagnetsko svjetlosno polje izaziva oscilacije elektrona tvari, a takve oscilacije imaju izravan učinak na širenje svjetlosti u medij.

Osim u kristalima, dvolom se može uočiti u izotropnim medijima koji se nalaze:

u električno polje (govorimo o Kerrovom efektu);
u magnetsko polje (Cotton-Mouton i Faradayev efekt).

Dakle, pod utjecajem gore navedenih čimbenika, početno izotropni medij počinje mijenjati svoja svojstva i pretvara se u anizotropni. U takvim slučajevima, optička os medija će se podudarati sa smjerovima električnog i magnetskog polja i primjene sile.

Pojava dvostrukog loma u prirodi

Zahvaljujući otkriću danskog fizičara E. Bartholina 1669. godine, bilo je moguće otkriti činjenicu da će se pri promatranju predmeta kroz kristal islandskog špara (s određenim rasporedom kristala) jasno vidjeti dvije slike objekta. vidljivi istovremeno. Ova pojava je dobila naziv dvostruka refrakcija.

Objašnjenje prirode ovog fenomena dao je 1690. godine H. Huygens u svojoj “Raspravi o svjetlosti”. U modernijoj varijanti, objašnjenje ide ovako: svjetlost koja ulazi u dvolomnu tvar počinje se dijeliti na dvije zrake, koje su ravno polarizirane u međusobno okomitim ravninama.

U isto vrijeme, unutar svake dvolomne tvari bit će jedan ili dva smjera, duž kojih se obje zrake šire jednakim brzinama. Takvi se pravci u fizici nazivaju optičke osi. Znanstvenici dijele tvari (ovisno o broju osi) na: jednoosne i dvoosne.

Budući da je brzina svjetlosti u tvari izravno povezana s indeksom loma takve tvari, indeks loma za danu zraku također neće ovisiti o kutu upada. Drugim riječima, ponašanje takve zrake bit će slično njezinom djelovanju u običnom izotropnom mediju, što je čini običnom.

Slika 2. Fenomen dvostrukog loma. Author24 - online razmjena studentskih radova

Drugu zraku već ćemo nazvati izvanrednom, jer će za nju kut između smjera vektorske oscilacije izvanredne zrake i optičke osi ovisiti o kutu upada. Dakle, u uvjetima različitih upadnih kutova, njegovo širenje će biti različitim brzinama, a indeks loma će biti različit.

Širenje valova tijekom dvoloma

Napomena 2

Podjela upadne zrake unutar ploče na običnu i izvanrednu čini jednu od njih polariziranu okomito na optičku os, a drugu paralelnu s njom. Štoviše, na ulazu u ploču takve su zrake u fazi.

Valne površine takvih zraka (običnih i izvanrednih) imat će različite oblike. Dakle, za obične, ovo je sfera u kojoj se širi univerzalno istom brzinom. U izvanrednom slučaju, valna površina je elipsoid (brzina zrake u različitim smjerovima je različita).

Zbog činjenice da će se svjetlosni valovi širiti duž optičke osi jednakim brzinama, te će valne površine na mjestima sjecišta s optičkom osi doći u dodir.

Dvolomne tvari uključuju kristalne tvari kao što su kvarc i islandski špat. Štoviše, tvari s asimetričnim molekulama, koje su orijentirane na uredan način duž određenog smjera, mogu se smatrati dvolomnim. Dakle, to mogu biti tekućine i amorfna tijela, unutar kojih se molekularna orijentacija pojavljuje pod vanjskim utjecajima (pod mehaničkim naprezanjem, pod utjecajem vanjskog magnetskog ili električnog polja).

Dvolom u kristalima se široko koristi:

u procesu stvaranja optičkih instrumenata;
dvolom u tekućinama u električnom polju uspješno se koristi za prijenos slike na daljinu;
kada se pojavi u staklu tijekom kaljenja, ova pojava djeluje kao učinkovit znak za prepoznavanje opasnih napetosti u staklenom posuđu, žaruljama itd. (na temelju polarizacijskih uređaja);
proučavati na prozirnim modelima od stakla ili celuloida napetosti nastale tijekom raznih deformacija, na primjer, u strojevima, slike u boji dobivene iz takvih deformabilnih modela (zahvaljujući polarizirajućim uređajima) omogućuju brzo i točno proučavanje napetosti i oslobađanje od složene kalkulacije.

Dvolom je pojava cijepanja zrake svjetlosti u anizotropnom mediju na dvije komponente koje se šire različitim brzinama i polarizirane su u dvije međusobno okomite ravnine. Dvolom je prvi otkrio i opisao E. Bartholin, profesor na Sveučilištu u Kopenhagenu, 1669. godine u kristalu islandskog špata. Ako svjetlosna zraka padne okomito na površinu kristala, tada se ona podijeli u dvije zrake, od kojih jedna nastavlja svoj put bez loma, kao u izotropnom sredstvu, dok se druga skreće u stranu, kršeći uobičajeni zakon svjetlosti refrakcija (slika 1.6). Prema tome, zrake prve zrake nazivaju se obične, a druge - izvanredne. Kut koji čine obične i izvanredne zrake naziva se kut dvoloma. Ako se u slučaju okomitog upadanja snopa kristal okreće oko snopa, tada trag običnog snopa ostaje na mjestu, u središtu, a trag izvanrednog snopa se okreće u krug. Dvolom se također može uočiti kada zraka svjetlosti pada koso na površinu kristala. Kod islandskog špata i nekih drugih kristala postoji samo jedan smjer duž kojeg ne dolazi do dvoloma. Naziva se optička os kristala, a takvi kristali su jednoosni.

Slika 1.6 - Dvolom u jednoosnom kristalu

kada svjetlosni snop pada okomito na prednju plohu kristala

Smjer titranja električnog vektora izvanrednog snopa leži u ravnini glavnog presjeka (koji prolazi kroz optičku os i svjetlosni snop), a to je ravnina polarizacije. Kršenje zakona refrakcije u izvanrednoj zraki je zbog činjenice da brzina širenja izvanrednog vala, a time i njegov indeks refrakcije, ne ovisi o smjeru. Za obični val polariziran u ravnini okomitoj na glavni presjek, indeks loma no jednak je za sve smjerove. Ako iz točke O (slika 1.6) nacrtamo vektore čije su duljine jednake vrijednostima ne i no u različitim smjerovima, tada geometrijska mjesta krajeva ovih vektora tvore sferu za obični val i elipsoid za izvanredan (površine indeksa loma).

U prozirnim kristalima intenziteti običnih i izvanrednih zraka gotovo su isti ako je upadna svjetlost prirodna. Odabirom jedne od zraka koje proizlaze iz dvoloma s dijafragmom i prolaskom kroz drugi kristal, ponovno možete dobiti dvolom. Međutim, intenzitet obične i izvanredne zrake u ovom će slučaju biti različit, jer je upadna zraka polarizirana. Omjer intenziteta ovisi o međusobnoj orijentaciji kristala - o kutu a koji čine ravnine glavnih presjeka obaju kristala (ravnine koje prolaze kroz optičku os i svjetlosni snop). Ako je j=0° ili 180°, onda ostaje samo obična zraka. Na a=90°, naprotiv, ostaje samo izvanredna zraka. Pri a=45° intenzitet oba snopa je isti. U općem slučaju kristal može imati dvije optičke osi, odnosno dva pravca duž kojih nema dvoloma. U biaksijalnim kristalima, obje zrake koje se pojavljuju tijekom dvoloma ponašaju se kao da su izvanredne.

Dvolomnost, karakterizirana veličinom i predznakom Dn, može biti pozitivna i negativna; u skladu s tim razlikuju se pozitivni i negativni (jednoosni) kristali (tablica 1.1).

Tablica 1.1 - Vrijednosti indeksa loma za različite kristale

Mjerenje Dn u slučajevima kada je dvolomnost visoka može se provesti izravnim određivanjem indeksa loma pomoću prizmi ili posebnih kristalnih refraktometara koji omogućuju mjerenje n u različitim smjerovima. U mnogim slučajevima (osobito za tanke slojeve anizotropnih tijela), kada je prostorno razdvajanje dviju zraka toliko malo da je nemoguće izmjeriti no i ne, mjerenja se provode na temelju promatranja prirode polarizacije svjetlosti dok prolazi kroz sloj anizotropnog materijala.

Opis

Moguće je odabrati uvjete pod kojima se obične i izvanredne zrake šire duž iste putanje, ali različitim brzinama. Tada se promatra učinak promjene polarizacije. Na primjer, linearno polarizirana svjetlost koja pada na ploču može se prikazati kao dvije komponente (obični i izvanredni val) koje se kreću različitim brzinama. Zbog razlike u brzinama ovih dviju komponenti, na izlazu iz kristala će između njih postojati neka fazna razlika, a ovisno o toj razlici, svjetlost na izlazu će imati različite polarizacije. Ako je debljina ploče takva da na izlazu iz nje jedna zraka zaostaje za drugom za četvrtinu vala (četvrtinu perioda), tada će se polarizacija pretvoriti u kružnu (takva ploča se zove četvrtvalna ), ako jedna zraka zaostaje za drugom za pola vala, tada će svjetlost ostati linearno polarizirana, ali će se ravnina polarizacije zakrenuti za određeni kut, čija vrijednost ovisi o kutu između ravnine polarizacije upadne greda i ravnina glavnog presjeka (takvu ploču nazivamo poluvalnom pločom).

Priroda fenomena

Pozitivni i negativni kristali

Negativni kristali- jednoosni kristali kod kojih je brzina prostiranja obične zrake svjetlosti manja od brzine prostiranja izvanredne zrake. U kristalografiji se negativni kristali nazivaju i tekućim uključcima u kristalima koji imaju isti oblik kao i sam kristal.
Pozitivni kristali- jednoosni kristali kod kojih je brzina prostiranja obične zrake svjetlosti veća od brzine prostiranja izvanredne zrake

vidi također

Književnost

Sivukhin D.V. Tečaj opće fizike. - M.. - T. IV. Optika.
Landsberg G.S., Optika, 2004

Linkovi

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što je "dvolom" u drugim rječnicima:

Dvoloma- (shema): MN smjer optičke osi; o obična greda; Ovo je izvanredna zraka. DVOSTRUKO LOMLJENJE, cijepanje svjetlosnog snopa pri prolasku kroz anizotropno sredstvo. Otkrio ga je 1670. danski fizičar E. Bartholin na kristalu islandskog... ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik

DVOSTRUKO LOMLJENJE, cijepanje svjetlosnog snopa pri prolasku kroz anizotropno sredstvo. Otkrio ga je 1670. danski fizičar E. Bartholin na kristalu islandskog špata (CaCO3). U nekim kristalima, kao što je turmalin, svaki od rašljastih... ... Moderna enciklopedija

Bifurkacija svjetlosnih zraka pri prolasku kroz anizotropni medij (na primjer, kristal), zbog ovisnosti indeksa loma ovog medija o smjeru električne struje. vektor svjetlosnog vala (v. KRISTALNA OPTIKA, OPTIČKA ANIZOTROPIJA). U…… Fizička enciklopedija

Bifurkacija svjetlosnih zraka pri prolasku kroz anizotropni medij (vidi Anizotropija), koja nastaje zbog ovisnosti indeksa loma medija o smjeru jakosti električnog polja svjetlosnog vala. Svjetlosni val u anizotropnom... ... Veliki enciklopedijski rječnik

dvolomnost- Bifurkacija svjetlosnih zraka pri lomu na granici s anizotropnim sredstvom. [Zbirka preporučenih pojmova. Broj 79. Fizička optika. Akademija znanosti SSSR-a. Odbor za znanstveno i tehničko nazivlje. 1970] Teme: fizikalna optika Generaliziranje... Vodič za tehničke prevoditelje

Cijepanje svjetlosnih zraka pri prolasku kroz optički anizotropni medij (na primjer, većina kristala), do kojeg dolazi zbog ovisnosti indeksa loma o električnom smjeru. vektor E svjetlosnog vala. U jednoosnom kristalu (vidi... ... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

Rastavljanje svjetlosnog snopa u anizotropnom mediju (na primjer, u kristalu) na dvije komponente koje se šire različitim brzinama i polarizirane su u dvije međusobno okomite ravnine. D. l. prvi otkrio i opisao profesor... ... Velika sovjetska enciklopedija

Bifurkacija svjetlosnih zraka pri prolasku kroz anizotropni medij (vidi Anizotropija), koja nastaje zbog ovisnosti indeksa loma medija o polarizaciji i orijentaciji valnog vektora u odnosu na kristalografske osi, tj.... . .. enciklopedijski rječnik

dvolomnost- Dvostruki lom Dvostruki lom Optički fenomen uzrokovan prisutnošću različitih indeksa loma u kristalu za dvije međusobno okomite orijentacije ravnine polarizacije svjetlosti. Općenito, u dvolomnom... ... Objašnjavajući englesko-ruski rječnik o nanotehnologiji. - M.

dvolomnost- dvejopas spindulių lūžimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Anizotropinėje terpėje sklindančio šviesos spindulio skaidymasis į du spindulius. atitikmenys: engl. dvolomnost; dvostruki lom vok.…… Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas