Геометриялық оптика түсініктері. Жарықтың таралу заңы

Егер де жарық бөліну шекарасына Брюстер бұрышымен түссе, онда шағылған және сынған сәулелер өзара перпендикулярлы, және шағылған сәуле жазық үйектелген болып табылады. Ал сынған сәуле максимал үйектелген, бірақ толық емес.

Кейбір кристалдар арқылы жарық сәулесі өткенде, ол екі сәулеге бөлінеді. Бұл құбылысты сәуленің қосарлана сынуы дейді. Оны сәуле жолына қойылған исланд шпатынан жасалған пластинадан өткеде анық байқауға болады. Сәуленің қосарлана сынуы кезінде, сол сәуленің бірі түскен сәуле мен нормаль жазықтығында жатып, жарықтың сыну заңына бағынады. Бұл сәулені кәдімгі сәуле дейді де, оны о әріпімен белгілейді. Екінші сәулені өзгеше деп атайды (оны е әріпімен белгілейді).

Кәдімгі сәуленің сыну көрсеткіші тұрақты 1,66, ал өзгешенікі 1,47-1,66 аралығында өзгеріп отырады. Демек, болғандықтан өзгеше сәуленің жылдамдығы да өзгеріп отырады.

Бұл қароастырылған екі сәуленің екеуі де жазық поляризацияланған сәулелер. Оны зерттеу үшін жолына анализатор қоямыз. Бұл уақытта кәдімгі сәуле өтіп, өзгеше сәуле өтпейді, ал оны 90⁰-қа бұрсақ, кәдімгі сәуле өтпей, өзгеше өтеді. Бұдан бұл сәулелердің екеуі де поляризацияланған және тербеліс бағыттары бір-біріне перпендикуляр: о-сәулесіндегі жарық векторының тербелісі бас жазықтыққа перпендикуляр, ал е-сәуледе — бас жазықтықта өтеді.

Оптикалық қасиеттері жағынан кристалдар негізгі үш топқа бөлінеді: дұрыс жүйелі (куб түріндегі) кристалдар, бұлар изотропты келеді. Екінші тобы сәулелер қосарлана сынбайтын бағыты бар бір осьті кристалдар, бұл кристалдағы бағыт оптикалық ось деп аталады (кварц, исланд шпаты). Үшінші тобы екі осьті кристалдардың (ромбы жүйесі және т.б.) екі осі , яғни екі бағыты болады; бұл бағытта сәуле қосарлана сынбайды.

Кейбір кристалдарда бір сәуле екінші сәулеге қарағанда күшті жұтады. Бұл құбылыс дихроизм деп аталады.

Кристалдағы жарықтың v_o және v_e жылдамдықтарының аз не көптігіне қарай кристалдар оң және теріс деп аталады. Оң кристалл үшін v_o  v_e, (яғни n_e  n_o). Теріс кристалл үшін v_o  v_e, (яғни n_e  n_o).

Егер екі когеренттік жазық поляризацияланңан сәулелердің тербелістері өзара перпендикуляр жазықтықта өтсе, онда олар олар өзара перпендикуляр тербелістер секілді қосылып, эллипсше поляризацияланған сәулені береді. Дербес жағдайда, ол дөңгелекше поляризацияланғанға айналады.

Тек ғана жазық поляризацияланған сәуле беретін призмалар поляризациялық призмалар деп аталады. Мысал ретінде, Николь призмасын алуға болады. Ол исланд шпатынан жасалған екі призмадан тұрады. Призманың сүйір бұрыштары 68^/ және 22^/-қа тең. Призмалар канада бальзамымен ВС катеті бойымен желімделген. Түскен сәуле екіге жіктеледі, кәдімгі және өзгеше сәулелер.

1875 жылы Дж. Керр сұйық заттарға (сол сияқты қатты аморф денелерде де) электр өрісімен әсер еткенде, сәулелердің қосарлана сынуы болатынын байқады. Бұл құбылысты Керр құбылысы немесе Керр эффектісі деп атайды. Бұл құбылыс сұйық молекулаларының оптикалық анизотроптығымен түсіндіріледі, яғни молекулалар әр түрлі бағытта әр түрлі поляризацияланады. Электр өрісі әсерінен сұйық анизотропиялық қасиетке ие болады.

Фаза айырымын былай анықтауға болады:

мұндағы В – Керр тұрақтысы. Ол заттың температурасынан және жарық толқындарының ұзындығы ₀-ден тәуелді; l – ұяшықтың ұзындығы, Е – электр өрісінің кернеулігі.

Қосымша әдебиет: [10,11].