빛의 이중 굴절. 석유와 가스에 관한 훌륭한 백과사전

편광을 얻기 위해 복굴절 현상도 사용됩니다.

Huygens는 1678년에 "위도 66°의 북해에 위치한 섬인 아이슬란드에서 돌(아이슬란드 스파)을 가져왔는데, 그 모양과 기타 특성이 매우 놀랍지만 무엇보다도 굴절률이 이상합니다. 속성 "

아이슬란드 스파 조각이 비문에 배치되면 이를 통해 이중 비문이 표시됩니다(그림 133).

쌀. 133. 복굴절.

이미지의 분기는 결정 표면에 입사하는 각 광선이 두 개의 굴절 광선에 해당한다는 사실로 인해 발생합니다. 그림에서. 도 134는 입사빔이 결정 표면에 수직인 경우를 도시한다. 그런 다음 보통 광선이라고 불리는 광선은 굴절되지 않은 채 수정을 통과하고 특별 광선이라고 불리는 광선은 그림 1에 표시된 파선을 따라 이동합니다. 134.

쌀. 134. 이중 굴절 중 광선의 경로.

광선의 이름은 명확합니다. 일반 광선은 알려진 굴절 법칙에 따라 예상한 대로 작동합니다. 특별한 광선은 이러한 법칙을 위반하는 것처럼 보입니다. 표면에 수직으로 떨어지지만 굴절을 경험합니다. 두 광선 모두 결정면이 편광된 상태로 나가고 서로 수직인 평면에서 편광됩니다. 이는 아주 간단한 경험을 통해 쉽게 확인할 수 있습니다. 일부 분석기(예: 발)를 사용하여 크리스탈이 제공하는 분기된 그림을 살펴보겠습니다. 발의 특정 위치에서는 이미지 중 하나만 볼 수 있고 두 번째 이미지는 꺼집니다. 시선을 중심으로 발을 90° 돌릴 때

두 번째 이미지는 나타나지만 첫 번째 이미지는 사라집니다. 따라서 우리는 두 이미지가 모두 양극화되어 있고 방금 표시된 것과 정확히 일치한다고 확신합니다.

1808년에 Malus가 우연히 비슷한 실험을 수행하여 유리에서 반사될 때 빛의 편광을 발견했다는 것이 궁금합니다. 그는 파리의 뤽상부르 궁전 창문에 반사된 석양을 바라보며 아이슬란드 조각품을 들여다보던 중 복굴절로 인해 생성된 두 이미지의 밝기가 서로 다르다는 사실을 발견하고 놀랐습니다. 크리스탈을 회전시키면서 Malus는 이미지가 교대로 밝아졌다가 어두워지는 것을 보았습니다. Malus는 처음에 대기 중 햇빛의 변동이 이에 영향을 미친다고 판단했지만, 밤이 되자 물 표면에서 반사된 촛불과 유리를 사용하여 실험을 반복했습니다. 그러나 두 경우 모두 효과가 확인됐다. Malus는 빛의 "편광"이라는 용어를 소유하고 있습니다.

이제 이중 굴절 현상에 대한보다 자세한 분석으로 넘어 갑시다. 결정 표면에서 광선의 입사각을 변경하면 이상한 광선의 새로운 놀라운 특성이 드러날 것입니다. 굴절률은 일정하지 않고 입사각에 따라 달라집니다. 결정 내에서 굴절된 광선의 방향은 입사각에 따라 달라지므로 이 특성은 다음과 같이 공식화될 수도 있습니다. 이상 광선의 굴절률은 결정 내에서 방향에 따라 달라집니다. 마지막으로 굴절률에서 전파 속도로 이동하면 결정 내 이상 광선의 속도는 전파 방향에 따라 달라진다고 말할 수 있습니다.

이 최종 공식에서 결정의 광학적 특성은 다른 특성과 일치합니다. 결정의 유전 상수, 열전도도 및 탄성도 방향에 따라 동일하지 않습니다. 빛의 속도가 매질의 유전 상수의 제곱근에 반비례한다는 점을 기억하면 결정의 광학적 특성과 전기적 특성의 이방성 사이의 대응 관계를 상당히 이해할 수 있습니다(§ 2). 따라서 엄밀히 말하면 광파의 전파 속도는 전파 방향이 아니라 광파의 전기장의 방향에 따라 달라집니다. 서로 수직인 평면에서 편광된 두 개의 광파가 결정 내에서 같은 방향으로 전파되더라도 속도는 달라집니다(특수한 경우를 제외하고). 그러한 두 가지 파동의 예는 특별 광선과 일반 광선입니다.

아이슬란드 스파링 표면에 있는 지점에서 결정 내부에 반경 벡터를 그리면 그 크기는 해당 방향의 빛의 속도에 비례하며 그 끝은 회전 타원체 표면에 놓이게 됩니다. 이것

이는 한 점에서 전파되는 빛 진동의 파면이 비정질체에서 전파할 때 구형인 반면, 타원체 모양을 갖는다는 사실과 동일합니다. 물론 우리는 항상 특별한 광선에 대해 이야기하고 있습니다. 일반 광선은 분명히 구형 파동 표면을 형성합니다. 따라서 결정에는 타원체와 구라는 두 가지 유형의 파동 표면이 있습니다. 이러한 타원체와 구는 결정의 광축이라고 불리는 직선 위에 있는 점과 접촉합니다.

빛은 편광 상태와 완전히 무관한 속도로 광축을 따라 전파되는 것이 분명합니다. 아이슬란드 스파에는 광축의 방향이 단 하나, 즉 단축 결정이 있습니다.

호이겐스의 원리에 기초한 간단한 그래픽 방법을 사용하여 정상 광선과 이상 광선 모두의 굴절파를 구성합니다(§ 25). 한 파동은 일련의 기본 구에 접하고, 다른 파동은 일련의 타원체에 접합니다(그림 135). 우리는 굴절된 광선 사이의 각도, 즉 복굴절의 형성에 해당하는 두 평면파 사이에 각도가 형성된다는 것을 알 수 있습니다.

쌀. 135. 결정에서 호이겐스의 구조.

결정의 등방성 매질과 달리 (이상한) 광선은 더 이상 파동 표면에 수직이 아닙니다. 그림에서. 135o는 일반광선, 특별광선, 일반광선을 의미한다.

그러나 아이슬란드 스파 크리스탈에는 일반 광선과 이상 광선이 분리되지 않고 동일한 속도로 이동하는 방향도 있습니다. 이 방향을 결정의 광축이라고 합니다. 타원체와 구의 접촉점이 광축에 있다는 것은 명백합니다. 광축에 수직인 평면에는 정상 광선과 이상 광선 사이의 속도 차이가 최대가 되는 방향이 있습니다. 보통광선과 이상광선은 같은 방향으로 진행되지만, 이상광선은 보통광선을 따라잡습니다.

광축을 통과하는 모든 평면을 결정의 주요 단면 또는 주요 평면이라고 합니다.

아이슬란드 스파 외에도 단축 결정에는 석영과 전기석이 포함됩니다. 굴절 현상이 더욱 영향을 받는 결정이 있습니다.

복잡한 법률. 특히 두 광선이 동일한 속도로 이동하는 두 방향이 있으므로 이러한 결정을 이축 결정(예: 석고)이라고 합니다. 이축 결정에서는 두 광선 모두 특별합니다. 즉, 두 광선의 전파 속도는 방향에 따라 다릅니다.

토르말린은 복굴절로 인해 발생하는 광선 중 하나를 흡수하는 능력이 뛰어나므로 토르말린 결정이 편광판 역할을 하여 한 번에 하나의 편광을 생성합니다.

1850년에 Herapat는 인공적으로 생산된 요오드화 황산 퀴닌 결정이 전기석과 동일한 특성을 가지고 있음을 발견했습니다.

쌀. 136. 폴라로이드의 사용.

그러나 개별 결정은 너무 작았고 공기 중에서 빠르게 악화되었습니다. 아주 최근 몇 년 동안 그들은 산업적 규모로 셀룰로이드 필름을 생산하는 방법을 배웠으며, 여기에 완전히 동일한 방향의 황산 퀴닌 결정이 다수 도입되었습니다. 이 영화의 이름은 폴라로이드입니다.

Polariod는 빛을 완전히 편광시켜 표면의 법선을 따라 통과할 뿐만 아니라 광선이 법선과 최대 30°의 각도를 형성하는 특성을 유지합니다. 따라서 폴라로이드는 상당히 넓은 광선 원뿔을 편광시킬 수 있습니다.

폴라로이드는 다양한 분야에서 폭넓게 응용되고 있습니다. 자동차 산업에서 가장 흥미로운 폴라로이드 활용 사례를 살펴보겠습니다.

폴라로이드 사진은 자동차 앞유리(그림 136)와 자동차 헤드라이트에 장착됩니다. 전면 유리에 있는 폴라로이드 판은 분석기이고, 헤드라이트에 있는 판은 편광판입니다. 플레이트의 편광면은 수평선과 45°의 각도를 이루며 서로 평행합니다. 폴라로이드를 통해 도로를 바라보는 운전자는 자신의 헤드라이트에 반사된 빛을 보고,

즉, 해당 편광면이 평행하기 때문에 도로가 조명하는 도로를 볼 수 있지만 폴라로이드 판이 장착되어 있는 다가오는 자동차의 헤드라이트에서 나오는 빛은 볼 수 없습니다. 후자의 경우 그림에서 쉽게 알 수 있듯이 136에서는 편광면이 서로 수직이 됩니다. 따라서 운전자는 다가오는 자동차의 헤드라이트의 눈부심으로부터 보호됩니다.

안경은 폴라로이드로 만들어져 반짝이는 표면에서 반사되는 빛의 눈부심을 보이지 않게 만듭니다. 이는 눈부심이 일반적으로 부분적으로 또는 완전히 편광된다는 사실로 설명됩니다. 박물관이나 미술관에서는 폴라로이드 안경을 사용하는 것이 매우 좋습니다. (유성 페인트로 칠한 그림의 표면은 눈부심을 발생시켜 그림을 보기 어렵게 만들고 그림의 색조가 왜곡되는 경우가 많습니다.)

가장 일반적인 편광판 중 하나는 소위 Nicolas 프리즘 또는 간단히 nicol입니다.

쌀. 137. 니콜라스 프리즘의 단면.

니콜라스 프리즘은 아이슬란드 스파의 결정으로, 대각선으로 자르고 캐나다 발삼으로 접착되어 있습니다(그림 137). 니콜라스 프리즘에서는 복굴절로 인해 발생하는 광선 중 하나가 매우 독창적인 방법으로 제거됩니다. 더 강하게 굴절된 일반 광선은 특별 광선보다 더 큰 입사각으로 캐나다 발삼과의 경계에 떨어집니다. 캐나다 발삼의 굴절률은 아이슬란드 발삼의 굴절률보다 낮기 때문에 내부 전반사가 발생하고 빔이 측면에 닿습니다. 측면은 검정색 페인트로 덮여 있으며 그 위에 떨어지는 광선을 흡수합니다. 따라서 단 하나의 평면 편광 빔(특이)만이 프리즘에서 나옵니다. 이 빔의 편광 평면을 주 니콜 평면이라고 합니다.

서로 수직인 주 평면을 가지고 서로 뒤에 위치한 두 개의 니콜은 분명히 어떤 빛도 전혀 들어오지 않습니다. 주요 평면이 평행하면 최대량의 빛이 니콜리를 통과합니다. 주 평면 사이의 각도 α가 0보다 크고 90°보다 작은 경우 이러한 니콜 조합이 중간 위치에서 얼마나 많은 빛을 투과하는지에 대한 의문이 생깁니다.

이미 말했듯이 각 편광판은 평면에 있는 진동만 전달하는 슬릿과 비교할 수 있으므로 두 개의 니콜을 통과하는 빛의 강도를 계산하는 절차는 분명합니다. 이를 위해 니콜의 주요 평면을 직선 I u II 형태로 묘사해 보겠습니다(그림 138). 그런 다음 첫 번째 니콜에서 나오는 진동은 일치하고 두 구성 요소로 분해하면(하나는 일치하고 두 번째는 그것에

수직), 첫 번째 구성 요소는 완전히 통과하고 두 번째 구성 요소는 분명히 니콜에 의해 지연됩니다. 도면에서 볼 수 있듯이 방향 II의 진동을 구성하는 진폭의 크기는 A가 첫 번째 니콜에서 나타나는 진동의 진폭과 같습니다. 방금 말했듯이 이 구성 요소는 완전히 통과됩니다. 따라서 이는 두 개의 니콜을 통과하는 진동의 진폭이 됩니다.

쌀. 138. 두 개의 니콜을 통과한 에너지 계산에 대해.

다른 진동과 마찬가지로 광파의 에너지는 진폭의 제곱에 비례합니다. 따라서 마지막으로 두 개의 니콜을 통과하는 빛 에너지에 대해 다음 공식인 Malus의 법칙을 얻습니다.

그리고 O에서 로 변화함에 따라 니콜 중 하나를 회전시킴으로써 투과된 빛을 여러 번 감쇠시키고 어떤 강도의 빛도 얻을 수 있습니다.

Malus의 법칙은 모든 편광판과 분석기에 분명히 적용됩니다. 특히 두 개의 유리거울에서 순차적으로 반사되는 빛의 세기도 같은 법칙을 따릅니다.

Nicolas 프리즘이 하나의 편광 빔을 생성하는 역할을 하면 Wollaston 프리즘은 서로 수직인 평면에서 편광되고 입사 빔에 대해 대칭으로 위치하는 두 개의 빔을 생성합니다. Wollaston 프리즘의 장치는 매우 독창적이며 특히 결정 내 광선의 전파 속도가 편광면의 방향에 따라 어떻게 달라지는지 명확하게 보여줍니다.

쌀. 139. 월라스턴 프리즘.

Wollaston 프리즘은 두 조각의 아이슬란드 스파로 구성되며, 광축에 평행하게 자르고 한 조각의 광축이 다른 조각의 광축에 수직이 되도록 서로 접착됩니다. 그림에서. 139 오른쪽 조각의 광축은 도면 평면에 평행하고 왼쪽 조각의 광축은 도면 평면에 수직입니다.

상부 경계에 수직으로 입사하는 광선은 두 개의 광선, 즉 광축에 평행한 편광면을 갖는 일반 광선과 수직 방향으로 편광된 이상 광선으로 나누어집니다. 두 광선은 모두 같은 방향으로 이동하지만 굴절률에 따라 속도가 달라집니다. 두 광선 모두 두 번째 조각과의 경계면에 도달합니다.

광선은 역할을 전환합니다. 일반(첫 번째 조각) 빔의 편광 평면은 이미 (두 번째 조각의) 광축에 수직이 되므로 두 번째 조각의 이 빔은 특별 빔으로 전파됩니다. 반대로 첫 번째 조각에서는 특이한 광선이 두 번째 조각에서는 평범할 것입니다. 그 이유는 편광면이 이 조각의 광축과 평행하기 때문입니다. 따라서 하나의 광선(첫 번째 조각에서는 일반)이 굴절률이 있는 매질에서 다른 굴절률이 있는 매질(첫 번째 조각에서는 특별함)로 전달됩니다. 즉, 매질에서 아이슬란드 스파가 더 많은 매질로 전달됩니다. 첫 번째 광선은 밀도가 높은 매체에서 밀도가 낮은 매체로 전달되고, 두 번째 광선은 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 결과적으로 한 광선은 경계에서 왼쪽으로 굴절되고 다른 광선은 오른쪽으로 굴절되며 두 개의 편광 광선이 프리즘에서 대칭으로 들어갑니다.

두 가지 구성 요소로. 광선이 결정 표면에 수직으로 떨어지면 이 표면에서 광선이 두 개의 광선으로 분할됩니다. 첫 번째 광선은 계속해서 직선으로 이동하며 다음과 같이 불립니다. 평범한 (영형-보통), 두 번째는 옆으로 벗어나 호출됩니다. 기이한 (이자형- 기이한).
1669년 덴마크 과학자 라스무스 바르톨린(Rasmus Bartholin)이 아이슬란드 스파의 결정에서 처음 발견했습니다.

설명 [ | ]

이상빔의 전기장 벡터의 진동 방향은 주 단면(빔을 통과하는 평면과 결정의 광축)의 평면에 있습니다. 결정의 광축은 복굴절을 경험하지 않고 빛의 빔이 전파되는 광학 이방성 결정의 방향입니다.

이상 광선에 의한 빛의 굴절 법칙을 위반하는 것은 이상 광선과 같은 편광을 갖는 파동의 빛 전파 속도(따라서 굴절률)가 방향에 따라 달라지기 때문입니다. 일반 파동의 경우 전파 속도는 모든 방향에서 동일합니다.

일반 광선과 이상 광선이 동일한 궤적을 따라 다른 속도로 전파되는 조건을 선택할 수 있습니다. 그러면 편광 변화의 효과가 관찰됩니다. 예를 들어, 판에 입사된 선형 편광은 서로 다른 속도로 움직이는 두 가지 구성요소(정상파와 이상파)로 표현될 수 있습니다. 이 두 구성 요소의 속도 차이로 인해 크리스탈 출구에서 두 구성 요소 사이에 약간의 위상 차이가 있으며, 이 차이에 따라 출력되는 빛의 편광이 달라집니다. 판의 두께가 출구에서 한 광선이 다른 광선보다 1/4파(1/4 주기)만큼 뒤처지는 정도라면 편광은 원형으로 바뀔 것입니다(이러한 판을 1/4파라고 함). 광선이 다른 광선보다 반파 뒤처지면 빛은 선형 편광을 유지하지만 편광 평면은 특정 각도만큼 회전합니다. 그 값은 입사 광선의 편광 평면과 입사 광선의 평면 사이의 각도에 따라 달라집니다. 메인 섹션(이러한 플레이트를 반파장 플레이트라고 함).

현상의 성격 [ | ]

이 현상은 질적으로 다음과 같이 설명될 수 있다. 물질 매질에 대한 맥스웰의 방정식으로부터 매질 내 빛의 위상 속도는 매질의 유전 상수 ε 값에 반비례한다는 사실이 밝혀졌습니다. 일부 결정에서 유전 상수(텐서량)는 전기 벡터의 방향, 즉 파동의 분극 상태에 따라 달라지므로 파동의 위상 속도는 분파에 따라 달라집니다.

빛의 고전 이론에 따르면, 효과의 발생은 빛의 교번 전자기장이 물질의 전자를 진동시키고 이러한 진동이 매질 및 일부 물질에서 빛의 전파에 영향을 미치기 때문에 발생합니다. 전자를 특정 방향으로 진동시키는 것이 더 쉽습니다.

인공 복굴절[ | ]

결정 외에도 기계적 응력(광탄성)의 영향을 받아 전기장(Kerr 효과), 자기장(Cotton-Mouton 효과, 패러데이 효과)에 배치된 등방성 매질에서도 복굴절이 관찰됩니다. 이러한 요인의 영향으로 초기 등방성 매질은 그 특성을 변경하고 이방성이 됩니다. 이 경우 매질의 광축은 전기장, 자기장의 방향 및 힘의 적용 방향과 일치합니다.

양극 및 음극 결정[ | ]

부정적인 결정- 보통 광선의 전파 속도가 이상 광선의 전파 속도보다 느린 단축 결정. 결정학에서 음의 결정은 결정 자체와 동일한 모양을 갖는 결정의 액체 함유물이라고도 합니다.
양성 결정- 보통 광선의 전파 속도가 이상 광선의 전파 속도보다 빠른 단축 결정.

또한보십시오 [ | ]

문학 [ | ]

연결 [ | ]

Erasmus Bartholin, Experimenta crystalli islandici disdiaclastici quibus mira & inulita refractio detegitur (덴마크 코펜하겐: Daniel Paulli, 1669).
에라스무스 바르톨린(1670년 1월 1일) 박식한 수학자 에라스무스 바르톨린 박사가 수정 같은 몸을 가지고 섬에서 그에게 보내온 잡다한 실험에 대한 설명입니다. 런던왕립학회의 철학적 거래, 5 : 2041-2048.

정의 1

물리학에는 이중 굴절과 같은 현상이 있습니다. 이는 광선을 구성 요소로 분할하는 것이 특징입니다.

그림 1. 복굴절. Avtor24 - 학생 작품의 온라인 교환

다양한 실험 덕분에 과학자들은 이 현상을 특징짓는 주요 특성과 특성을 확인할 수 있었습니다.

복굴절의 개념과 본질

복굴절은 이방성 매체의 광선을 두 가지 구성 요소로 분할하는 효과입니다. 결정 표면에 수직으로 입사하면 빔이 두 개로 분할됩니다. 이 경우 다음과 같은 현상을 관찰합니다.

첫 번째 광선은 직접 전파가 계속됨을 보여줍니다(보통 광선이라고 함).
두 번째 광선은 이미 측면으로 이탈합니다(비정상적).

결정의 광축은 복굴절을 겪지 않고 광선이 전파되는 광학 이방성 결정의 방향으로 간주됩니다.

참고 1

이상 광선의 작용으로 인한 빛의 굴절 법칙 위반은 빛이 전파되는 속도와 이상 광선과 유사한 편광을 갖는 파동의 굴절률이 방향에 따라 달라지기 때문에 발생합니다. 이 경우 일반 파동의 경우 전파 속도는 모든 방향에서 동일합니다.

동일한 궤적을 따라 일반 광선과 이상 광선의 전파에 대한 최적 조건을 선택하는 것이 가능하지만 속도는 다릅니다. 이 경우 편광 변화의 효과를 관찰합니다.

빛의 고전 이론의 원리에 기초하여, 효과의 발생은 교번 전자기 광장이 물질의 전자 진동을 유발하고 이러한 진동이 빛의 전파에 직접적인 영향을 미친다는 사실로 설명할 수 있습니다. 중간.

결정 외에도 다음과 같은 등방성 매체에서 복굴절이 관찰될 수 있습니다.

전기장으로(우리는 Kerr 효과에 대해 이야기하고 있습니다);
자기장으로 전환(Cotton-Mouton 효과 및 패러데이 효과).

따라서 위의 요인의 영향으로 초기 등방성 매체는 특성을 변경하기 시작하고 이방성 매체로 변합니다. 이러한 경우 매체의 광축은 전기장, 자기장의 방향 및 힘의 적용 방향과 일치합니다.

자연의 복굴절 현상

1669년 덴마크 물리학자 E. Bartholin의 발견 덕분에 아이슬란드 스파 크리스탈(특정한 크리스탈 배열 포함)을 통해 물체를 볼 때 물체의 두 이미지가 명확하게 나타난다는 사실을 발견할 수 있었습니다. 동시에 보입니다. 이 현상에 이중굴절이라는 이름이 붙었습니다.

이 현상의 본질에 대한 설명은 1690년 H. Huygens가 그의 "빛에 관한 논문"에서 제시할 수 있었습니다. 보다 현대적인 변형에서는 다음과 같이 설명합니다. 복굴절 물질에 입사하는 빛은 두 개의 광선으로 분할되기 시작하며, 이 광선은 서로 수직인 평면에서 평면 편광됩니다.

동시에, 복굴절 물질 내에는 하나 또는 두 개의 방향이 있으며, 두 광선 모두 동일한 속도로 전파됩니다. 물리학에서의 이러한 방향을 광축이라고 합니다. 과학자들은 물질을 (축 수에 따라) 단축 및 이축으로 나눕니다.

물질 내에서 빛의 속도는 해당 물질의 굴절률과 직접적인 관련이 있으므로 주어진 광선의 굴절률도 입사각에 의존하지 않습니다. 즉, 이러한 광선의 동작은 일반 등방성 매질에서의 동작과 유사하므로 광선을 평범하게 만듭니다.

그림 2. 복굴절 현상. Avtor24 - 학생 작품의 온라인 교환

두 번째 광선은 이미 이상 광선이라고 불릴 것입니다. 왜냐하면 이상 광선의 벡터 진동 방향과 광축 사이의 각도가 입사각에 따라 달라지기 때문입니다. 따라서 입사각이 다른 조건에서 전파 속도는 다르며 굴절률도 달라집니다.

복굴절 동안 파동 전파

노트 2

플레이트 내부의 입사 광선을 정상과 이상으로 나누면 그 중 하나는 광축에 수직으로 편광되고 다른 하나는 평행하게 됩니다. 더욱이, 그러한 광선은 판 입구에서 위상이 일치합니다.

이러한 광선(보통 광선과 특별 광선)의 파동 표면은 모양이 다릅니다. 따라서 일반적인 사람들에게는 이것이 동일한 속도로 보편적으로 퍼지는 영역입니다. 특이하게도 파면은 타원체입니다(다른 방향에서 빔의 속도가 다른 것으로 나타남).

광파는 광축을 따라 동일한 속도로 전파되고 광축과 교차하는 지점의 파동 표면이 접촉하게 되기 때문입니다.

복굴절 결정질 물질에는 석영과 아이슬란드 스파가 포함됩니다. 더욱이, 특정 방향을 따라 규칙적인 방식으로 배향된 비대칭 분자를 가진 물질은 복굴절성으로 간주될 수 있습니다. 따라서 여기에는 외부 영향(기계적 응력, 외부 자기장 또는 전기장의 영향) 하에서 분자 배향이 나타나는 액체 및 무정형 몸체가 포함될 수 있습니다.

결정의 복굴절이 널리 사용됩니다.

광학 기기를 만드는 과정에서;
전기장 내 액체의 복굴절은 이미지를 멀리서 전송하는 데 성공적으로 사용됩니다.
템퍼링 중 유리에 나타날 때 이 현상은 유리 제품, 전구 등의 위험한 장력을 식별하는 효과적인 신호로 작용합니다(편광 장치 기준).
유리나 셀룰로이드로 만든 투명 모델에 대한 연구(예: 기계 등)에서 다양한 변형 중에 형성된 장력을 연구하려면 이러한 변형 가능한 모델(편광 장치 덕분에)에서 얻은 컬러 사진을 사용하여 장력을 빠르고 정확하게 연구할 수 있습니다. 복잡한 계산.

복굴절은 이방성 매질에서 빛의 광선을 두 가지 구성 요소로 분할하여 서로 다른 속도로 전파하고 서로 수직인 두 평면에서 편광되는 현상입니다. 복굴절은 1669년 코펜하겐 대학의 E. Bartholin 교수가 아이슬란드 스파 결정에서 처음 발견하고 기술했습니다. 광선이 결정 표면에 수직으로 떨어지면 두 개의 광선으로 나뉘는데, 그 중 하나는 등방성 매질에서와 같이 굴절 없이 계속 진행되고, 다른 하나는 측면으로 편향되어 일반적인 빛의 법칙을 위반합니다. 굴절(그림 1.6). 따라서 첫 번째 광선의 광선을 보통 광선이라고 하고 두 번째 광선을 특별하다고 합니다. 정상광선과 이상광선이 이루는 각도를 복굴절각이라고 합니다. 빔이 수직으로 입사하는 경우 결정이 빔 주위로 회전하면 일반 빔의 흔적은 중앙에 그대로 유지되고 이상 빔의 흔적은 원으로 회전합니다. 복굴절은 빛의 광선이 결정 표면에 비스듬히 입사할 때도 관찰할 수 있습니다. 아이슬란드 스파 및 일부 다른 결정에는 복굴절이 발생하지 않는 방향이 하나만 있습니다. 이를 결정의 광축이라고 하며 이러한 결정은 일축성이다.

그림 1.6 - 단축 결정의 복굴절

빛이 결정의 전면에 수직으로 입사할 때

이상 빔의 전기 벡터의 진동 방향은 편광 평면인 주 단면(광축과 광선을 통과함)의 평면에 있습니다. 이상 빔의 굴절 법칙을 위반하는 것은 이상 파의 전파 속도, 결과적으로 굴절률이 방향에 의존하지 않기 때문입니다. 주 단면에 수직인 평면에서 편광된 일반 파동의 경우 굴절률 no는 모든 방향에서 동일합니다. 점 O(그림 1.6)에서 길이가 nе 및 nо의 값과 다른 방향으로 동일한 벡터를 플롯하면 이 벡터 끝의 기하학적 위치는 일반 파동의 경우 구형을 형성하고 파동의 경우 타원체를 형성합니다. 특별한 것(굴절률 표면).

투명한 결정에서는 입사광이 자연광인 경우 일반 광선과 이상 광선의 강도가 거의 동일합니다. 조리개를 사용하여 복굴절로 인해 발생하는 광선 중 하나를 선택하고 두 번째 결정을 통과시키면 다시 복굴절을 얻을 수 있습니다. 그러나 이 경우 입사 광선이 편광되기 때문에 정상 광선과 이상 광선의 강도가 달라집니다. 강도 비율은 결정의 상호 방향, 즉 두 결정의 주요 부분 평면(광축과 광선을 통과하는 평면)이 형성하는 각도 a에 따라 달라집니다. j=0° 또는 180°이면 일반 빔만 남습니다. 반대로 a=90°에서는 이상광선만 남게 됩니다. a=45°에서 두 광선의 강도는 동일합니다. 일반적인 경우, 결정은 두 개의 광축, 즉 복굴절이 없는 두 방향을 가질 수 있습니다. 이축 결정에서는 복굴절 동안 나타나는 두 광선이 마치 이상한 것처럼 행동합니다.

Dn의 크기와 부호를 특징으로 하는 복굴절은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있습니다. 이에 따라 양극 및 음극(단축) 결정이 구별됩니다(표 1.1).

표 1.1 - 다양한 결정의 굴절률 값

복굴절이 높은 경우 Dn 측정은 다양한 방향에서 n을 측정할 수 있는 프리즘이나 특수 수정 굴절계를 사용하여 굴절률을 직접 측정하여 수행할 수 있습니다. 많은 경우(특히 이방성 물체의 얇은 층의 경우) 두 광선의 공간적 분리가 너무 작아서 nо 및 nе를 측정할 수 없는 경우 빛이 통과할 때 빛의 편광 특성을 관찰하는 것을 기반으로 측정이 이루어집니다. 이방성 재료 층을 통해.

설명

일반 광선과 이상 광선이 동일한 궤적을 따라 다른 속도로 전파되는 조건을 선택할 수 있습니다. 그러면 편광 변화의 효과가 관찰됩니다. 예를 들어, 판에 입사된 선형 편광은 서로 다른 속도로 움직이는 두 가지 구성요소(정상파와 이상파)로 표현될 수 있습니다. 이 두 구성 요소의 속도 차이로 인해 크리스탈 출구에서 두 구성 요소 사이에 약간의 위상 차이가 있으며, 이 차이에 따라 출력되는 빛의 편광이 달라집니다. 판의 두께가 출구에서 한 광선이 다른 광선보다 1/4 파장(주기의 1/4)만큼 뒤처지는 정도라면 편광은 원형으로 변합니다(이러한 판을 1/4 파장이라고 함). ), 한 광선이 다른 광선보다 반파만큼 뒤처지면 빛은 선형 편광으로 유지되지만 편광 평면은 특정 각도만큼 회전하며 그 값은 입사 편광 평면 사이의 각도에 따라 달라집니다. 빔과 메인 섹션의 평면(이러한 플레이트를 반파장 플레이트라고 함).

현상의 성격

양극 및 음극 결정

부정적인 결정- 보통 광선의 전파 속도가 이상 광선의 전파 속도보다 느린 단축 결정. 결정학에서 음결정은 결정 자체와 동일한 모양을 갖는 결정에 액체 함유물이라고도 합니다.
양성 결정- 보통 광선의 전파 속도가 이상 광선의 전파 속도보다 빠른 단축 결정

또한보십시오

문학

시부킨 D.V.일반 물리학 과정. - M.. - T. IV. 광학.
Landsberg G.S., 광학, 2004

연결

위키미디어 재단. 2010.

다른 사전에 "복굴절"이 무엇인지 확인하십시오.

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