การรีฟริงซ์ของแสงเกิดขึ้น ปรากฏการณ์การหักเหสองครั้ง

เพื่อให้ได้แสงโพลาไรซ์ ก็จะใช้ปรากฏการณ์การหักเหสองครั้งเช่นกัน

“จากไอซ์แลนด์ เกาะที่ตั้งอยู่ในทะเลเหนือ ที่ละติจูด 66°” Huygens เขียนไว้ในปี 1678 “หิน (สปาร์ไอซ์แลนด์) ถูกนำเข้ามา ซึ่งมีความโดดเด่นมากในด้านรูปร่างและคุณสมบัติอื่นๆ แต่ที่สำคัญที่สุดคือการหักเหของแสงที่แปลกประหลาด คุณสมบัติ "

หากวางสปาร์ไอซ์แลนด์ชิ้นหนึ่งบนจารึกใด ๆ เราจะเห็นจารึกสองครั้งผ่านนั้น (รูปที่ 133)

ข้าว. 133. การสะท้อนแสง

การแยกไปสองทางของภาพเกิดขึ้นเนื่องจากการที่รังสีแต่ละอันตกกระทบบนพื้นผิวของคริสตัลสอดคล้องกับรังสีหักเหสองดวง ในรูป 134 แสดงกรณีที่ลำแสงตกกระทบตั้งฉากกับพื้นผิวของคริสตัล จากนั้นรังสีที่เรียกว่าธรรมดาจะผ่านคริสตัลโดยไม่หักเห และรังสีที่เรียกว่าพิเศษจะผ่านไปตามเส้นขาดที่แสดงในรูปที่ 134.

ข้าว. 134. เส้นทางของรังสีระหว่างการหักเหสองครั้ง

ชื่อของรังสีนั้นชัดเจน: ลำแสงธรรมดาประพฤติตนตามที่เราคาดหวังตามกฎการหักเหที่ทราบ รังสีพิเศษดูเหมือนจะฝ่าฝืนกฎเหล่านี้: มันตกลงสู่พื้นผิวตามปกติแต่กลับเกิดการหักเหของแสง ลำแสงทั้งสองออกจากระนาบคริสตัลแบบโพลาไรซ์ และมีโพลาไรซ์ซึ่งกันและกัน ระนาบตั้งฉาก- นี่เป็นเรื่องง่ายมากที่จะตรวจสอบ ประสบการณ์ที่เรียบง่าย- ลองใช้เครื่องวิเคราะห์ (เช่น เท้า) มาดูภาพที่แยกออกเป็นสองส่วนที่ได้รับจากคริสตัล ณ ตำแหน่งหนึ่งของเท้าเราจะเห็นภาพเพียงภาพเดียวภาพที่สองจะดับลง เมื่อหมุนเท้าไปรอบๆ แนวสายตา 90°

ภาพที่สองนี้จะปรากฏขึ้น แต่ภาพแรกจะหายไป ดังนั้นเราจึงเชื่อมั่นอย่างแท้จริงว่าภาพทั้งสองมีโพลาไรซ์และตรงตามที่ระบุไว้ทุกประการ

เป็นที่น่าแปลกใจว่าในปี 1808 Malus ได้ทำการทดลองที่คล้ายกันโดยบังเอิญ และค้นพบโพลาไรเซชันของแสงเมื่อสะท้อนจากกระจก เมื่อมองผ่านชิ้นส่วนของเสากระโดงไอซ์แลนด์ที่สะท้อนพระอาทิตย์ตกดินในหน้าต่างของพระราชวังลักเซมเบิร์กในปารีส เขาต้องประหลาดใจที่พบว่าภาพสองภาพที่เกิดจากการหักเหสองครั้งมีความสว่างต่างกัน เมื่อหมุนคริสตัล มาลัสเห็นว่าภาพต่างๆ สว่างขึ้นสลับกัน จากนั้นก็จางหายไป ในตอนแรก Malus ตัดสินใจว่าความผันผวนกำลังเกิดขึ้นที่นี่ แสงแดดในชั้นบรรยากาศ แต่เมื่อถึงเวลาพลบค่ำเขาก็ทำการทดลองซ้ำโดยให้แสงเทียนสะท้อนจากผิวน้ำแล้วตามด้วยกระจก อย่างไรก็ตามในทั้งสองกรณี ผลที่ได้ได้รับการยืนยันแล้ว Malus เป็นเจ้าของคำว่า "โพลาไรเซชัน" ของแสง

ตอนนี้เรามาดูการวิเคราะห์โดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์การหักเหสองครั้งกัน ถ้าเราเปลี่ยนมุมตกกระทบของลำแสงบนพื้นผิวของคริสตัล ก็จะเผยให้เห็นคุณสมบัติใหม่อันน่าทึ่งของลำแสงพิเศษนี้ ปรากฎว่าดัชนีการหักเหของแสงไม่คงที่ แต่ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบ เนื่องจากทิศทางของรังสีหักเหในคริสตัลขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบ เราจึงสามารถกำหนดได้ คุณสมบัติที่ระบุอีกวิธีหนึ่ง: ดัชนีการหักเหของรังสีพิเศษนั้นขึ้นอยู่กับทิศทางของมันในผลึก สุดท้ายนี้ การเปลี่ยนจากดัชนีการหักเหของแสงเป็นความเร็วของการแพร่กระจาย เราสามารถพูดได้ว่าความเร็วของรังสีพิเศษในคริสตัลนั้นขึ้นอยู่กับทิศทางของการแพร่กระจายของมัน

ในสูตรสุดท้ายนี้ คุณสมบัติทางแสงของคริสตัลตรงกับคุณสมบัติอื่นๆ ของมัน: ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ค่าการนำความร้อน และความยืดหยุ่นของคริสตัลก็ไม่เท่ากันในทิศทางที่ต่างกัน ความสอดคล้องกันระหว่างแอนไอโซโทรปีของคุณสมบัติทางแสงและทางไฟฟ้าของคริสตัลจะค่อนข้างเข้าใจได้ถ้าเราจำได้ว่าความเร็วของแสงเป็นสัดส่วนผกผันกับรากที่สองของค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของตัวกลาง (§ 2) ดังนั้น พูดอย่างเคร่งครัด ความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นแสงไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของการแพร่กระจาย แต่ขึ้นอยู่กับทิศทาง สนามไฟฟ้าคลื่นแสง แม้ว่าคลื่นแสงสองคลื่นที่มีโพลาไรซ์ในระนาบตั้งฉากกันจะแพร่กระจายไปในทิศทางเดียวกันในผลึก แต่ความเร็วของพวกมันก็จะแตกต่างกัน (ยกเว้นบางกรณีพิเศษ) ตัวอย่างของคลื่นสองชนิดดังกล่าวคือรังสีพิเศษและรังสีธรรมดา

เทียบเท่ากับความจริงที่ว่าพื้นผิวคลื่นของการสั่นของแสงที่แพร่กระจายจากจุดหนึ่งมีรูปร่างเป็นทรงรี ตรงกันข้ามกับรูปร่างทรงกลมเมื่อแพร่กระจายในตัวอสัณฐาน แน่นอนว่าเรากำลังพูดถึงรังสีที่ไม่ธรรมดาอยู่ตลอดเวลา รังสีธรรมดาจะก่อตัวเป็นพื้นผิวคลื่นทรงกลมอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นในคริสตัลเรามีพื้นผิวคลื่นสองประเภท: ทรงรีและทรงกลม ทรงรีและทรงกลมเหล่านี้สัมผัสกันที่จุดที่วางอยู่บนเส้นตรง เรียกว่าแกนแสงของคริสตัล

เห็นได้ชัดว่าแสงแพร่กระจายไปตามแกนแสงด้วยความเร็วที่ไม่ขึ้นอยู่กับสถานะของโพลาไรเซชันโดยสิ้นเชิง ในไอซ์แลนด์เสากระโดงมีแกนแสงเพียงทิศทางเดียวเท่านั้น - ผลึกแกนเดียว

โดยใช้วิธีง่ายๆ วิธีการแบบกราฟิกตามหลักการของไฮเกนส์ เราจะสร้างคลื่นหักเหของรังสีธรรมดาและรังสีพิเศษ (§ 25) คลื่นลูกหนึ่งจะสัมผัสกับชุดของทรงกลมพื้นฐาน และอีกลูกหนึ่งจะสัมผัสกับชุดของทรงรี (รูปที่ 135) เราจะเห็นว่ามุมหนึ่งเกิดขึ้นระหว่างคลื่นระนาบทั้งสองนี้ ซึ่งสอดคล้องกับการก่อตัวของมุมระหว่างรังสีหักเห เช่น การหักเหของแสง

ข้าว. 135. การสร้าง Huygens ในคริสตัล

ซึ่งแตกต่างจากตัวกลางไอโซโทรปิกในคริสตัล รังสี (พิเศษ) จะไม่ปกติกับพื้นผิวคลื่นอีกต่อไป ในรูป 135 o หมายถึงรังสีธรรมดา รังสีพิเศษ และรังสีปกติ

อย่างไรก็ตาม ยังมีทิศทางในสปาร์คริสตัลของไอซ์แลนด์ด้วย ซึ่งรังสีทั้งธรรมดาและรังสีพิเศษเดินทางด้วยความเร็วเท่ากันโดยไม่แยกออกจากกัน ทิศทางนี้เรียกว่าแกนแสงของคริสตัล เห็นได้ชัดว่าจุดสัมผัสของทรงรีกับทรงกลมนั้นอยู่บนแกนแสง ในระนาบที่ตั้งฉากกับแกนแสงจะมีทิศทางที่ความแตกต่างของความเร็วระหว่างรังสีธรรมดาและรังสีพิเศษนั้นสูงสุด รังสีธรรมดาและรังสีพิเศษไปในทิศทางเดียวกัน แต่รังสีพิเศษจะแซงหน้ารังสีธรรมดา

ระนาบใดๆ ที่ผ่านแกนแสงเรียกว่าส่วนหลักหรือระนาบหลักของคริสตัล

นอกจากสปาร์ของไอซ์แลนด์แล้ว คริสตัลแกนเดียวยังรวมถึงควอตซ์และทัวร์มาลีนด้วย มีคริสตัลบางประเภทที่ปรากฏการณ์การหักเหของแสงยิ่งอยู่ภายใต้

กฎหมายที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพวกมัน มีสองทิศทางที่รังสีทั้งสองเดินทางด้วยความเร็วเท่ากัน ดังนั้นผลึกดังกล่าวจึงเรียกว่าแกนสองแกน (เช่น ยิปซั่ม) ในผลึกสองแกน รังสีทั้งสองมีความพิเศษ กล่าวคือ ความเร็วการแพร่กระจายของรังสีทั้งสองขึ้นอยู่กับทิศทาง

ทัวร์มาลีนมีความสามารถที่โดดเด่นในการดูดซับรังสีใดรังสีหนึ่งที่เกิดจากการรีฟริงเจนซ์ เนื่องจากคริสตัลทัวร์มาลีนทำหน้าที่เป็นโพลาไรเซอร์ ทำให้เกิดรังสีโพลาไรซ์หนึ่งรังสีในคราวเดียว

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2393 Herapat ค้นพบว่าผลึกควินินไอโอไดด์ซัลเฟตที่ผลิตขึ้นโดยเทียมนั้นมีคุณสมบัติเช่นเดียวกับทัวร์มาลีน

ข้าว. 136. การใช้โพลารอยด์

อย่างไรก็ตาม แต่ละผลึกมีขนาดเล็กเกินไปและเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วในอากาศ มากที่สุดเท่านั้น ปีที่ผ่านมาเรียนรู้วิธีการทำ ระดับอุตสาหกรรมฟิล์มเซลลูลอยด์ที่ถูกนำมาใช้ จำนวนมากผลึกควินินไอโอไดด์ซัลเฟตที่มีทิศทางเหมือนกันทุกประการ ภาพยนตร์เรื่องนี้มีชื่อว่าโพลารอยด์

โพลาไรซ์จะโพลาไรซ์แสงได้อย่างสมบูรณ์ ไม่เพียงแต่ส่งผ่านเส้นปกติไปยังพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังคงคุณสมบัติของรังสีที่สร้างมุมสูงถึง 30° กับเส้นปกติ ดังนั้นโพลารอยด์จึงสามารถโพลาไรซ์กรวยแสงที่ค่อนข้างกว้างได้

โพลารอยด์พบการใช้งานอย่างกว้างขวางในหลากหลายสาขา ให้เราชี้ให้เห็นถึงการใช้โพลารอยด์ที่น่าสนใจที่สุดในอุตสาหกรรมยานยนต์

แผ่นโพลารอยด์ติดตั้งอยู่ที่หน้าต่างด้านหน้าของรถยนต์ (รูปที่ 136) และบนไฟหน้ารถยนต์ แผ่นโพลารอยด์ที่หน้าต่างด้านหน้าเป็นตัววิเคราะห์ แผ่นบนไฟหน้าเป็นโพลาไรเซอร์ ระนาบโพลาไรเซชันของแผ่นเปลือกโลกทำมุม 45° กับขอบฟ้า และขนานกัน คนขับมองถนนผ่านโพลารอยด์ เห็นแสงสะท้อนจากไฟหน้า

นั่นคือเขาเห็นถนนที่พวกเขาส่องสว่างเนื่องจากระนาบโพลาไรซ์ที่สอดคล้องกันนั้นขนานกัน แต่ไม่เห็นแสงจากไฟหน้าของรถที่กำลังสวนมาซึ่งติดตั้งแผ่นโพลารอยด์ด้วย ใน กรณีหลังดังที่เห็นได้ง่ายจากรูป 136 ระนาบของโพลาไรเซชันจะตั้งฉากกัน ดังนั้นผู้ขับขี่จึงได้รับการปกป้องจากแสงจ้าของไฟหน้าของรถที่กำลังสวนทาง

แว่นตาทำจากโพลารอยด์ซึ่งทำให้มองไม่เห็นแสงจ้าที่สะท้อนจากพื้นผิวมันวาว สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแสงจ้ามักเป็นโพลาไรซ์บางส่วนหรือทั้งหมด ขอแนะนำให้ใช้แว่นตาโพลารอยด์ในพิพิธภัณฑ์และหอศิลป์ (พื้นผิวของภาพวาดที่วาดด้วยสีน้ำมันมักจะทำให้เกิดแสงจ้าซึ่งทำให้มองเห็นภาพวาดได้ยากและทำให้เฉดสีของสีผิดเพี้ยน)

โพลาไรเซอร์ที่พบบ่อยที่สุดชนิดหนึ่งคือสิ่งที่เรียกว่าปริซึมนิโคลัสหรือเรียกง่ายๆ ว่านิโคล

ข้าว. 137. ส่วนของปริซึมนิโคลัส

ปริซึมนิโคลัสเป็นคริสตัลของสปาร์ไอซ์แลนด์ เลื่อยในแนวทแยงและติดกาวด้วยยาหม่องแคนาดา (รูปที่ 137) ในปริซึมนิโคลัส รังสีอันหนึ่งที่เกิดจากการหักเหสองครั้งจะถูกกำจัดออกไปด้วยวิธีที่ชาญฉลาดมาก รังสีธรรมดาที่หักเหแรงกว่าจะตกลงบนขอบเขตกับยาหม่องของแคนาดาที่มุมตกกระทบมากกว่ารังสีพิเศษ เนื่องจากดัชนีการหักเหของยาหม่องของแคนาดามีค่าน้อยกว่าสปาร์ของไอซ์แลนด์ สมบูรณ์ การสะท้อนภายในและลำแสงก็กระทบหน้าด้านข้าง ขอบด้านข้างเคลือบด้วยสีดำและดูดซับลำแสงที่ตกลงมา ดังนั้นลำแสงโพลาไรซ์ระนาบ (พิเศษ) เพียงอันเดียวเท่านั้นที่โผล่ออกมาจากปริซึม ระนาบโพลาไรเซชันของลำแสงนี้เรียกว่าระนาบนิโคลหลัก

นิโคลสองตัวซึ่งอยู่ด้านหลังอีกอันหนึ่งโดยมีระนาบหลักตั้งฉากกัน เห็นได้ชัดว่าจะไม่ยอมให้มีแสงใดๆ เข้ามาเลย หากระนาบหลักขนานกัน มันจะผ่านนิโคลีไป ปริมาณสูงสุดสเวต้า คำถามเกิดขึ้นว่าการรวมกันของนิโคลดังกล่าวที่ตำแหน่งกลางใดๆ จะส่งผ่านแสงได้มากเพียงใด เมื่อมุม a ระหว่างระนาบหลัก มากกว่าศูนย์แต่น้อยกว่า 90°

ตั้งฉาก) จากนั้นองค์ประกอบแรกจะผ่านไปโดยสมบูรณ์ และองค์ประกอบที่สองจะล่าช้าโดยนิโคลอย่างเห็นได้ชัด ขนาดของแอมพลิจูดที่ประกอบการออสซิลเลชันในทิศทาง II ดังที่เห็นจากภาพวาด เท่ากับโดยที่ A คือแอมพลิจูดของการออสซิลเลชันที่โผล่ออกมาจากนิโคลตัวแรก อย่างที่เราเพิ่งบอกไปส่วนประกอบนี้ก็จะผ่านไปโดยสมบูรณ์ ดังนั้น นี่จะเป็นแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนที่ผ่านนิโคลสองตัว

ข้าว. 138. ไปสู่การคำนวณพลังงานที่ส่งผ่านนิโคลสองตัว

พลังงานของคลื่นแสงก็เหมือนกับการสั่นสะเทือนอื่นๆ ที่เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแอมพลิจูด ดังนั้น ในที่สุดสำหรับพลังงานแสงที่ผ่านนิโคลสองตัว เรามีสูตรต่อไปนี้ - กฎของมาลัส:

และเปลี่ยนจากเป็นเป็นการเปลี่ยนแปลงจาก O เป็นดังนั้น โดยการหมุนนิโคลตัวใดตัวหนึ่ง เราสามารถลดทอนแสงที่ส่งผ่านจำนวนครั้งเท่าใดก็ได้และรับแสงที่มีความเข้มเท่าใดก็ได้

กฎของมาลัสใช้ได้กับโพลาไรเซอร์และเครื่องวิเคราะห์ใดๆ อย่างเห็นได้ชัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเข้มของแสงที่สะท้อนตามลำดับจากกระจกกระจกสองบานจะอยู่ภายใต้กฎหมายเดียวกัน

ถ้าปริซึมนิโคลัสทำหน้าที่สร้างลำแสงโพลาไรซ์ 1 ลำ ปริซึมวอลลัสตันก็จะผลิตลำแสง 2 ลำ ซึ่งมีโพลาไรซ์ในระนาบตั้งฉากกันและอยู่ในตำแหน่งสมมาตรเมื่อเทียบกับลำแสงที่ตกกระทบ อุปกรณ์ของปริซึมวอลลัสตันมีความชาญฉลาดอย่างยิ่งและแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าความเร็วของการแพร่กระจายของรังสีในคริสตัลนั้นขึ้นอยู่กับทิศทางของระนาบโพลาไรซ์ของมันอย่างไร

ข้าว. 139. ปริซึมวอลลัสตัน

ปริซึมวอลลัสตันประกอบด้วยสปาร์ไอซ์แลนด์สองชิ้น ตัดขนานกับแกนแสงและติดกาวเข้าด้วยกันเพื่อให้แกนแสงของชิ้นหนึ่งตั้งฉากกับแกนแสงของอีกชิ้นหนึ่ง ในรูป 139 แกนแสงของชิ้นส่วนด้านขวาขนานกับระนาบการวาด และแกนแสงของชิ้นส่วนด้านซ้ายตั้งฉากกับระนาบนั้น

ลำแสงเปลี่ยนบทบาท ระนาบโพลาไรเซชันของลำแสงธรรมดา (ในชิ้นแรก) กลายเป็นตั้งฉากกับแกนแสง (ของชิ้นที่สอง) แล้ว ดังนั้นลำแสงในชิ้นที่สองนี้จะแพร่กระจายในลักษณะพิเศษ ในทางตรงกันข้าม รังสีที่ผิดปกติในส่วนแรกจะมีลักษณะธรรมดาในส่วนที่สอง เนื่องจากระนาบโพลาไรซ์ของมันขนานกับแกนแสงของชิ้นนี้ ดังนั้นรังสีหนึ่ง (ปกติในส่วนแรก) จะผ่านจากตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงไปยังตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงอีกชนิดหนึ่ง (ไม่ธรรมดาในส่วนแรก) - จากตัวกลางไปยังตัวกลางที่มีสปาร์ไอซ์แลนด์มากกว่า ดังนั้น รังสีแรกผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากขึ้นไปยังรังสีที่มีความหนาแน่นน้อยกว่ารังสีที่สอง - ในทางกลับกัน เป็นผลให้รังสีหนึ่งหักเหไปทางซ้ายที่ขอบเขต และอีกรังสีหนึ่งหักเหไปทางขวา และรังสีโพลาไรซ์สองเส้นจะเข้ามาจากปริซึมอย่างสมมาตร

สปาร์ไอซ์แลนด์ในปี 1669 หากรังสีตกตั้งฉากกับพื้นผิวของคริสตัล บนพื้นผิวนี้แสงจะแบ่งออกเป็นสองรังสี รังสีแรกยังคงเดินทางตรงและเรียกว่า สามัญ (โอ- ธรรมดา) อันที่สองเบี่ยงเบนไปด้านข้างและเรียกว่า พิเศษ (จ- พิเศษ).

YouTube สารานุกรม

1 / 3

การสะท้อนแสงสองทาง

เอฟเฟกต์ฟาราเดย์

แสงโพลาไรซ์และแม่เหล็กดวงดาว

คำบรรยาย

คำอธิบาย

ทิศทางการแกว่งของเวกเตอร์สนามไฟฟ้าของลำแสงพิเศษนั้นอยู่ในระนาบของส่วนหลัก (ระนาบที่ผ่านลำแสงและแกนแสงของคริสตัล) แกนแสงของคริสตัลคือทิศทางในคริสตัลแอนไอโซทรอปิกเชิงแสงที่ลำแสงแพร่กระจายไปโดยไม่เกิดปรากฏการณ์การรีฟริงก์

การละเมิดกฎการหักเหของแสงโดยรังสีพิเศษนั้นเกิดจากการที่ความเร็วของการแพร่กระจายของแสง (และดัชนีการหักเหของแสง) ของคลื่นที่มีโพลาไรเซชันเช่นเดียวกับรังสีพิเศษนั้นขึ้นอยู่กับทิศทาง สำหรับคลื่นธรรมดา ความเร็วของการแพร่กระจายจะเท่ากันทุกทิศทาง

คุณสามารถเลือกเงื่อนไขที่รังสีธรรมดาและรังสีพิเศษแพร่กระจายไปตามวิถีเดียวกันได้ แต่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน จากนั้นจะสังเกตผลของการเปลี่ยนแปลงโพลาไรเซชัน ตัวอย่างเช่น เหตุการณ์แสงโพลาไรซ์เชิงเส้นบนจานสามารถแสดงเป็นสององค์ประกอบ (คลื่นธรรมดาและคลื่นพิเศษ) ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ต่างกัน เนื่องจากความเร็วของส่วนประกอบทั้งสองนี้แตกต่างกัน จึงจะมีเฟสที่แตกต่างกันที่ทางออกจากคริสตัล และแสงที่เอาต์พุตจะมีโพลาไรเซชันที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับความแตกต่างนี้ หากความหนาของแผ่นเป็นเช่นนั้นที่ทางออกจากรังสีหนึ่งจะล้าหลังอีกคลื่นหนึ่งในสี่ (ช่วงไตรมาส) โพลาไรเซชันจะกลายเป็นวงกลม (แผ่นดังกล่าวเรียกว่าคลื่นหนึ่งในสี่) หากมี รังสีล่าช้าไปครึ่งคลื่นข้างหลังอีกคลื่น จากนั้นแสงจะยังคงโพลาไรซ์เชิงเส้น แต่ระนาบของโพลาไรเซชันจะหมุนไปในมุมหนึ่ง ค่าซึ่งขึ้นอยู่กับมุมระหว่างระนาบโพลาไรเซชันของลำแสงตกกระทบและระนาบของ ส่วนหลัก (แผ่นดังกล่าวเรียกว่าแผ่นครึ่งคลื่น)

ธรรมชาติของปรากฏการณ์

ในเชิงคุณภาพสามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้ได้ดังนี้ จากสมการของแมกซ์เวลล์สำหรับ สภาพแวดล้อมของวัสดุมันเป็นไปตามนั้น ความเร็วเฟสแสงในตัวกลางจะแปรผกผันกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ε ของตัวกลาง ในผลึกบางชนิด การอนุญาต- ปริมาณเทนเซอร์ - ขึ้นอยู่กับทิศทางของเวกเตอร์ไฟฟ้า กล่าวคือ สถานะของโพลาไรเซชันของคลื่น ดังนั้น ความเร็วเฟสของคลื่นจะขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชันของมัน

ตาม ทฤษฎีคลาสสิกแสง การเกิดขึ้นของเอฟเฟกต์นั้นเกิดจากการที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับของแสงทำให้อิเล็กตรอนของสารสั่นไหวและการสั่นสะเทือนเหล่านี้ส่งผลต่อการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางและในสารบางชนิดจะทำให้อิเล็กตรอนง่ายกว่า แกว่งไปในทิศทางเฉพาะบางอย่าง

การสะท้อนแสงสองทางเทียม นอกจากคริสตัลแล้ว การรีฟริงเจนซ์ยังพบได้ในสื่อไอโซโทรปิกที่วางอยู่ในสนามไฟฟ้า (เอฟเฟกต์ Kerr) ในสนามแม่เหล็ก (เอฟเฟกต์ Cotton-Mouton, เอฟเฟกต์ฟาราเดย์) ภายใต้อิทธิพลของความเครียดเชิงกล (ความยืดหยุ่นของแสง) ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยเหล่านี้ ตัวกลางไอโซโทรปิกเริ่มแรกจะเปลี่ยนคุณสมบัติของมันและกลายเป็นแอนไอโซโทรปิก ในกรณีเหล่านี้ แกนแสงของตัวกลางเกิดขึ้นพร้อมกันกับทิศทางของสนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก, ทิศทางการใช้แรง

ผลึกบวกและลบ

คริสตัลเชิงลบ- ผลึกแกนเดียวซึ่งความเร็วของการแพร่กระจายของรังสีแสงธรรมดาน้อยกว่าความเร็วของการแพร่กระจายของรังสีพิเศษ ในด้านผลึกศาสตร์ ผลึกเชิงลบเรียกอีกอย่างว่าการรวมของเหลวในผลึกที่มีรูปร่างเหมือนกับตัวคริสตัลเอง
คริสตัลเชิงบวก- ผลึกแกนเดียวซึ่งมีความเร็วของการแพร่กระจายของรังสีแสงธรรมดามากกว่าความเร็วของการแพร่กระจายของรังสีพิเศษ

เมื่อแสงผ่านคริสตัลบางส่วน ลำแสงจะแยกออกเป็นสองลำแสง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการหักเหสองครั้ง การแยกไบรีฟรินเจนซ์คือการแยกไปสองทางของลำแสงเมื่อผ่านตัวกลางแอนไอโซโทรปิกเชิงแสง ซึ่งเกิดจากการขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของแสง (และด้วยเหตุนี้ ความเร็วคลื่น) กับโพลาไรเซชันและการวางแนวของเวกเตอร์คลื่นที่สัมพันธ์กับแกนของผลึกศาสตร์ ถ้าลำแสงแคบๆ พุ่งไปที่คริสตัลสปาร์ของไอซ์แลนด์ ลำแสงที่แยกจากกันเชิงพื้นที่สองลำจะโผล่ออกมาจากคริสตัลโดยขนานกันและไปยังลำแสงที่ตกกระทบ - แบบธรรมดา (o) และแบบพิเศษ (e) รังสีธรรมดาเป็นไปตามกฎการหักเหธรรมดาและอยู่ในระนาบเดียวกันกับรังสีตกกระทบและเป็นเส้นปกติกับส่วนต่อประสานที่จุดตกกระทบ สำหรับอัตราส่วนรังสีที่ไม่ธรรมดา ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบ นอกจากนี้ ตามกฎแล้วรังสีพิเศษไม่ได้อยู่ในระนาบเดียวกันกับรังสีตกกระทบและอยู่ในระนาบปกติของส่วนต่อประสาน การทดลองแสดงให้เห็นว่ารังสีที่ออกมาจากคริสตัลนั้นมีโพลาไรซ์แบบระนาบในทิศทางตั้งฉากกัน ปรากฏการณ์การรีฟริงเจนซ์เกิดขึ้นกับผลึกโปร่งใสทั้งหมด ยกเว้นผลึกของระบบลูกบาศก์ ผลึกแกนเดียวมีทิศทางที่แสงส่องผ่านโดยไม่แยกออกเป็นสองลำแสง ทิศทางนี้เรียกว่าแกนแสงของคริสตัล ระนาบใด ๆ ที่ผ่านแกนแสงเรียกว่า ส่วนหลักหรือ ระนาบหลักของคริสตัลระนาบที่ผ่านลำแสงและแกนแสงที่ตัดกันนั้นเรียกว่าระนาบหลัก (ส่วนหลัก) ของผลึกแกนเดียวสำหรับลำแสงนี้ ระนาบการสั่นของลำแสงธรรมดาจะตั้งฉากกับส่วนหลักของคริสตัล การแกว่งของเวกเตอร์ในลำแสงพิเศษเกิดขึ้นในระนาบหลักของคริสตัล นอกจากแกนเดียวแล้ว ยังมีผลึกสองแกนซึ่งมีสองทิศทางซึ่งแสงจะไม่แบ่งออกเป็นสองรังสี ในผลึกแบบสองแกน รังสีทั้งสองมีความพิเศษเป็นพิเศษ

การรีฟริงเจนซ์อธิบายได้จากแอนไอโซโทรปีของคริสตัล ในผลึกของระบบที่ไม่ใช่ลูกบาศก์ ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกจะขึ้นอยู่กับทิศทาง เวกเตอร์ของลำแสงธรรมดาจะตั้งฉากกับแกนแสงของคริสตัลเสมอ (ตั้งฉากกับส่วนหลัก) ดังนั้นไม่ว่าทิศทางการแพร่กระจายของลำแสงธรรมดาจะเป็นอย่างไร ความเร็วของคลื่นแสงจะเท่ากัน ดัชนีการหักเหของคริสตัลสำหรับลำแสงธรรมดาจะไม่ขึ้นอยู่กับทิศทางของลำแสงในคริสตัลและจะเท่ากับ เวกเตอร์ของรังสีพิเศษจะแกว่งไปมาในระนาบหลักของคริสตัล โดยสามารถสร้างมุมใดก็ได้ด้วยแกนแสงตั้งแต่ 0 ถึง ขึ้นอยู่กับทิศทางของรังสีนี้สัมพันธ์กับแกนแสง เมื่อแสงแพร่กระจายไปตามแกนแสง รังสีทั้งสองเกิดขึ้นพร้อมกัน ความเร็วของแสงไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของการแกว่งของเวกเตอร์ (ในรังสีทั้งสองเวกเตอร์จะตั้งฉากกับแกนแสง) ดัชนีการหักเหของรังสีพิเศษจะเกิดขึ้นพร้อมกันกับ ดัชนีการหักเหของรังสีธรรมดา: เมื่อแสงแพร่กระจายไปในทิศทางอื่น ความเร็วของมันและ ดัชนีการหักเหของแสงตามรังสีพิเศษจะแตกต่างจากค่าที่สอดคล้องกันของรังสีสามัญ ความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือสังเกตได้ในทิศทางที่ตั้งฉากกับแกนแสง ในทิศทางนี้ ความเร็วของรังสีพิเศษในทิศทางนี้อยู่ที่ไหน ดัชนีการหักเหของรังสีพิเศษถือเป็นค่าสำหรับทิศทางการแพร่กระจายในแนวตั้งฉากกับแกนแสงของคริสตัล มีผลึกแกนเดียวที่เป็นบวกและลบ สำหรับผลึกบวก > (< ), у отрицательных – < ( > ).

ในผลึกบางชนิด รังสีอันหนึ่งถูกดูดซับได้แรงกว่าอีกอันหนึ่ง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การแบ่งแยก .

ด้วยการใช้หลักการของฮอยเกนส์ เราสามารถสร้างพื้นผิวคลื่นของรังสีธรรมดาและรังสีพิเศษได้อย่างกราฟิก รูปนี้แสดงพื้นผิวคลื่นของรังสีที่มีศูนย์กลางอยู่ที่จุดนั้น 2 ขณะที่หน้าคลื่นของคลื่นตกกระทบถึงจุดนั้น 1 - ลำแสงทั้งสองจะแพร่กระจายไปตามแกนลำแสงด้วยความเร็วเท่ากัน พื้นผิวคลื่นสำหรับรังสีธรรมดาที่เล็ดลอดออกมาจากจุดหนึ่ง 2 , ทรงกลม (ในส่วนของระนาบ - วงกลม) สำหรับคนพิเศษ - ทรงรี (ในส่วนของระนาบ - วงรี) ห่อหุ้มของคลื่นทุติยภูมิทั้งหมดซึ่งมีจุดศูนย์กลางอยู่ระหว่างจุดนั้น 1 และ 2 , เป็นตัวแทนของเครื่องบิน ด้านหน้าของคลื่นธรรมดาเป็นเส้นสัมผัสกันจากจุดหนึ่ง 1 ไปที่วงกลม หน้าคลื่นพิเศษ – สัมผัสจากจุดหนึ่ง 1 ไปที่วงรี สำหรับลำแสงธรรมดา ทิศทางการแพร่กระจายของพลังงานคลื่นแสงเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางปกติของพื้นผิวคลื่น ลำแสงธรรมดาจะตั้งฉากกับพื้นผิวคลื่น สำหรับรังสีพิเศษ ทิศทางของการแพร่กระจายพลังงานไม่ตรงกับเส้นปกติกับพื้นผิวคลื่น รังสีพิเศษจะผ่านจุดสัมผัสหน้าคลื่นกับวงรี

การสะท้อนแสง

เพื่อให้ได้แสงโพลาไรซ์ ก็จะใช้ปรากฏการณ์การหักเหสองครั้งเช่นกัน

ข้าว. 133. การสะท้อนแสง

การแยกไปสองทางของภาพเกิดขึ้นเนื่องจากการที่รังสีแต่ละอันตกกระทบบนพื้นผิวของคริสตัลสอดคล้องกับรังสีหักเหสองดวง ในรูป 134 แสดงกรณีที่ลำแสงตกกระทบตั้งฉากกับพื้นผิวของคริสตัล จากนั้นรังสี O ที่เรียกว่าธรรมดาจะผ่านคริสตัลแบบไม่หักเห และรังสี O ที่เรียกว่าพิเศษจะผ่านไปตามเส้นแบ่งที่แสดงในรูปที่ 134.

ข้าว. 134. เส้นทางของรังสีระหว่างการหักเหสองครั้ง

ชื่อของรังสีนั้นชัดเจน: รังสีธรรมดาจะมีพฤติกรรมตามที่เราคาดหวังตามกฎการหักเหที่ทราบ รังสีพิเศษดูเหมือนจะฝ่าฝืนกฎเหล่านี้: มันตกลงสู่พื้นผิวตามปกติแต่กลับเกิดการหักเหของแสง ลำแสงทั้งสองออกจากระนาบคริสตัลแบบโพลาไรซ์ และจะมีโพลาไรซ์ในระนาบที่ตั้งฉากกัน สามารถตรวจสอบได้อย่างง่ายดายด้วยประสบการณ์ที่เรียบง่าย ลองใช้เครื่องวิเคราะห์ (เช่น เท้า) มาดูภาพที่แยกออกเป็นสองส่วนที่ได้รับจากคริสตัล ณ ตำแหน่งหนึ่งของเท้าเราจะเห็นภาพเพียงภาพเดียวภาพที่สองจะดับลง เมื่อหมุนเท้า 90° รอบแนวสายตา ภาพที่สองนี้จะปรากฏขึ้น แต่ภาพแรกจะหายไป ดังนั้นเราจึงเชื่อมั่นอย่างแท้จริงว่าภาพทั้งสองมีโพลาไรซ์และตรงตามที่ระบุไว้ทุกประการ

เป็นที่น่าแปลกใจว่าในปี 1808 Malus ได้ทำการทดลองที่คล้ายกันโดยบังเอิญ และค้นพบโพลาไรเซชันของแสงเมื่อสะท้อนจากกระจก เมื่อมองผ่านชิ้นส่วนของเสากระโดงไอซ์แลนด์ที่สะท้อนพระอาทิตย์ตกดินในหน้าต่างของพระราชวังลักเซมเบิร์กในปารีส เขาต้องประหลาดใจที่พบว่าภาพสองภาพที่เกิดจากการหักเหสองครั้งมีความสว่างต่างกัน เมื่อหมุนคริสตัล มาลัสเห็นว่าภาพต่างๆ สว่างขึ้นสลับกัน จากนั้นก็จางหายไป ในตอนแรก Malus ตัดสินใจว่าความผันผวนของแสงแดดในชั้นบรรยากาศส่งผลต่อสิ่งนี้ แต่เมื่อตกกลางคืน เขาก็ทำการทดลองซ้ำโดยใช้แสงเทียนที่สะท้อนจากผิวน้ำแล้วสะท้อนจากกระจก อย่างไรก็ตามในทั้งสองกรณี ผลที่ได้ได้รับการยืนยันแล้ว Malus เป็นเจ้าของคำว่า "โพลาไรเซชัน" ของแสง

ตอนนี้เรามาดูการวิเคราะห์โดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์การหักเหสองครั้งกัน ถ้าเราเปลี่ยนมุมตกกระทบของลำแสงบนพื้นผิวของคริสตัล ก็จะเผยให้เห็นคุณสมบัติใหม่อันน่าทึ่งของลำแสงพิเศษนี้ ปรากฎว่าดัชนีการหักเหของแสงไม่คงที่ แต่ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบ เนื่องจากทิศทางของรังสีหักเหในคริสตัลยังขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบด้วย คุณสมบัตินี้จึงสามารถกำหนดได้ดังนี้ ดัชนีการหักเหของรังสีพิเศษขึ้นอยู่กับทิศทางของมันในคริสตัล สุดท้ายนี้ การเปลี่ยนจากดัชนีการหักเหของแสงเป็นความเร็วของการแพร่กระจาย เราสามารถพูดได้ว่าความเร็วของรังสีพิเศษในคริสตัลนั้นขึ้นอยู่กับทิศทางของการแพร่กระจายของมัน

ในสูตรสุดท้ายนี้ คุณสมบัติทางแสงของคริสตัลตรงกับคุณสมบัติอื่นๆ ของมัน เช่น ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก ค่าการนำความร้อน และความยืดหยุ่นของคริสตัลก็ไม่เท่ากันในทิศทางที่ต่างกันเช่นกัน ความสอดคล้องระหว่างแอนไอโซโทรปีของคุณสมบัติทางแสงและทางไฟฟ้าของคริสตัลจะค่อนข้างชัดเจนหากเราจำได้ว่าความเร็วของแสงเป็นสัดส่วนผกผันกับรากที่สองของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของตัวกลาง ดังนั้น หากพูดอย่างเคร่งครัด ความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นแสงไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของการแพร่กระจาย แต่ขึ้นอยู่กับทิศทางของสนามไฟฟ้าของคลื่นแสงด้วย แม้ว่าคลื่นแสงสองคลื่นที่มีโพลาไรซ์ในระนาบตั้งฉากกันจะแพร่กระจายไปในทิศทางเดียวกันในผลึก แต่ความเร็วของพวกมันก็จะแตกต่างกัน (ยกเว้นบางกรณีพิเศษ) ตัวอย่างของคลื่นสองชนิดดังกล่าวคือรังสีพิเศษและรังสีธรรมดา

หากจากจุดที่อยู่บนพื้นผิวของสปาร์ไอซ์แลนด์เราวาดเวกเตอร์รัศมีภายในคริสตัลซึ่งมีขนาดเป็นสัดส่วนกับความเร็วของแสงในทิศทางที่สอดคล้องกันจากนั้นปลายของพวกมันก็จะอยู่บนพื้นผิวของวงรีของการปฏิวัติ นี่เทียบเท่ากับความจริงที่ว่าพื้นผิวคลื่นของการสั่นสะเทือนของแสงที่แพร่กระจายจากจุดหนึ่งนั้นมีรูปร่างเป็นทรงรี ตรงกันข้ามกับรูปร่างทรงกลมเมื่อแพร่กระจายในร่างกายอสัณฐาน แน่นอนว่าเรากำลังพูดถึงรังสีที่ไม่ธรรมดาอยู่ตลอดเวลา รังสีธรรมดาก่อตัวเป็นพื้นผิวคลื่นทรงกลมอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นในคริสตัลเรามีพื้นผิวคลื่นสองประเภท: ทรงรีและทรงกลม ทรงรีและทรงกลมเหล่านี้สัมผัสกันที่จุดที่วางอยู่บนเส้นตรง เรียกว่าแกนแสงของคริสตัล

เมื่อใช้วิธีการกราฟิกอย่างง่ายตามหลักการของฮอยเกนส์ เราจะสร้างคลื่นหักเหของรังสีทั้งธรรมดาและรังสีพิเศษ คลื่นลูกหนึ่งจะสัมผัสกับชุดของทรงกลมพื้นฐาน และอีกลูกหนึ่งจะสัมผัสกับชุดของทรงรี เราจะเห็นว่ามุมหนึ่งเกิดขึ้นระหว่างคลื่นระนาบทั้งสองนี้ ซึ่งสอดคล้องกับการก่อตัวของมุมระหว่างรังสีหักเห เช่น การหักเหของแสง

ข้าว. 5. การสร้าง Huygens ด้วยคริสตัล

ซึ่งแตกต่างจากตัวกลางไอโซโทรปิกในคริสตัล รังสี (พิเศษ) จะไม่ปกติกับพื้นผิวคลื่นอีกต่อไป ในรูป 5 o หมายถึงรังสีธรรมดา e - ไม่ธรรมดาและ n - ปกติ

ระนาบใดๆ ที่ผ่านแกนแสงเรียกว่าส่วนหลักหรือระนาบหลักของคริสตัล

นอกจากสปาร์ไอซ์แลนด์แล้ว คริสตัลแกนเดียวยังรวมถึงควอตซ์และทัวร์มาลีนด้วย มีผลึกบางประเภทที่ปรากฏการณ์การหักเหของแสงเป็นไปตามกฎที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพวกมัน มีสองทิศทางที่รังสีทั้งสองเดินทางด้วยความเร็วเท่ากัน ดังนั้นผลึกดังกล่าวจึงเรียกว่าแกนสองแกน (เช่น ยิปซั่ม) ในผลึกแบบสองแกน ลำแสงทั้งสองมีความพิเศษ กล่าวคือ ความเร็วการแพร่กระจายของลำแสงทั้งสองขึ้นอยู่กับทิศทาง

ข้าว. 6. การใช้โพลารอยด์

อย่างไรก็ตาม แต่ละผลึกมีขนาดเล็กเกินไปและเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วในอากาศ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาพวกเขาได้เรียนรู้ที่จะผลิตฟิล์มเซลลูลอยด์ในระดับอุตสาหกรรมซึ่งมีการนำผลึกควินินไอโอไดด์ซัลเฟตที่มีทิศทางเหมือนกันจำนวนมากมาใช้ ภาพยนตร์เรื่องนี้มีชื่อว่าโพลารอยด์

โพลารอยด์สามารถโพลาไรซ์แสงได้อย่างสมบูรณ์ ไม่เพียงแต่ส่งผ่านเส้นปกติไปยังพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังคงคุณสมบัติของรังสีที่สร้างมุมสูงถึง 30° กับเส้นปกติ ดังนั้นโพลารอยด์จึงสามารถโพลาไรซ์กรวยแสงที่ค่อนข้างกว้างได้

แผ่นโพลารอยด์ติดตั้งอยู่ที่หน้าต่างด้านหน้าของรถยนต์ (รูปที่ 6) และบนไฟหน้ารถยนต์ แผ่นโพลารอยด์ที่หน้าต่างด้านหน้าเป็นตัววิเคราะห์ แผ่นบนไฟหน้าเป็นโพลาไรเซอร์ ระนาบโพลาไรเซชันของแผ่นเปลือกโลกทำมุม 45° กับขอบฟ้า และขนานกัน ผู้ขับขี่ที่มองถนนผ่านโพลารอยด์มองเห็นแสงสะท้อนของไฟหน้านั่นคือเขาเห็นถนนที่ส่องสว่างเนื่องจากระนาบโพลาไรเซชันที่สอดคล้องกันนั้นขนานกัน แต่ไม่เห็นแสงจากไฟหน้าของรถที่กำลังสวนทาง ซึ่งมาพร้อมกับแผ่นโพลารอยด์ด้วย ในกรณีหลังนี้ ดังที่เห็นได้ง่ายจากภาพ 6 ระนาบของโพลาไรเซชันจะตั้งฉากกัน ดังนั้นผู้ขับขี่จึงได้รับการปกป้องจากแสงจ้าของไฟหน้าของรถที่กำลังสวนทาง

ข้าว. 7. ส่วนของปริซึมนิโคลัส

ปริซึมนิโคลัสเป็นคริสตัลของสปาร์ไอซ์แลนด์ เลื่อยในแนวทแยงและติดกาวด้วยยาหม่องแคนาดา (รูปที่ 7) ในปริซึมนิโคลัส รังสีอันหนึ่งที่เกิดจากการหักเหสองครั้งจะถูกกำจัดออกไปด้วยวิธีที่ชาญฉลาดมาก รังสีธรรมดาที่หักเหแรงกว่าจะตกลงบนขอบเขตกับยาหม่องของแคนาดาที่มุมตกกระทบมากกว่ารังสีพิเศษ เนื่องจากดัชนีการหักเหของยาหม่องของแคนาดาต่ำกว่าของสปาร์ของไอซ์แลนด์ การสะท้อนภายในทั้งหมดจึงเกิดขึ้นและลำแสงกระทบกับใบหน้าด้านข้าง หน้าด้านข้างทาสีดำและดูดซับลำแสงที่ตกกระทบ ดังนั้นลำแสงโพลาไรซ์ระนาบ (พิเศษ) เพียงอันเดียวเท่านั้นที่โผล่ออกมาจากปริซึม ระนาบโพลาไรเซชันของลำแสงนี้เรียกว่าระนาบนิโคลหลัก

นิโคลสองตัวซึ่งอยู่ด้านหลังอีกอันหนึ่งโดยมีระนาบหลักตั้งฉากกัน เห็นได้ชัดว่าจะไม่ยอมให้มีแสงใดๆ เข้ามาเลย หากระนาบหลักขนานกัน ปริมาณแสงสูงสุดจะผ่านนิโคลีได้ คำถามเกิดขึ้นว่าการรวมกันของนิโคลดังกล่าวที่ตำแหน่งกึ่งกลางใดๆ จะส่งผ่านแสงได้มากเพียงใด เมื่อมุม a ระหว่างระนาบหลักมากกว่าศูนย์ แต่น้อยกว่า 90°

เนื่องจากโพลาไรเซอร์แต่ละตัวดังที่เราได้กล่าวไปแล้วนั้นสามารถเปรียบเทียบได้กับช่องที่ส่งเฉพาะการสั่นสะเทือนที่วางอยู่ในระนาบของมัน ขั้นตอนในการคำนวณความเข้มของแสงที่ผ่านนิโคลสองตัวจึงชัดเจน เพื่อจุดประสงค์นี้ให้เราพรรณนาระนาบหลักของนิโคลในรูปแบบของเส้นตรง I u II (รูปที่ 138) จากนั้นการแกว่งที่เกิดขึ้นจากนิโคลตัวแรกตรงกับ I และถ้าเราแยกพวกมันออกเป็นสองส่วน (อันหนึ่งตรงกับ II และอันที่สองตั้งฉากกับมัน) องค์ประกอบแรกจะผ่านไปโดยสมบูรณ์ และอันที่สองจะล่าช้าอย่างเห็นได้ชัด นิโคล ขนาดของแอมพลิจูดที่ประกอบการออสซิลเลชันในทิศทาง II ดังที่เห็นจากภาพวาด มีค่าเท่ากับ A โดยที่ A คือแอมพลิจูดของการออสซิลเลชันที่โผล่ออกมาจากนิโคลตัวแรก อย่างที่เราเพิ่งพูดไปส่วนประกอบนี้ก็จะผ่านไปโดยสมบูรณ์ ดังนั้น นี่จะเป็นแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนที่ผ่านนิโคลสองตัว

ข้าว. 8. คำนวณพลังงานที่ส่งผ่านนิคอลสองตัว

โดยที่ฉันเปลี่ยนจากเป็น 0 เมื่อ α เปลี่ยนจาก 0 เป็น ดังนั้น โดยการหมุนนิโคลตัวใดตัวหนึ่ง เราจึงสามารถลดทอนแสงที่ส่องผ่านได้ไม่จำกัดครั้ง และรับแสงที่มีความเข้มเท่าใดก็ได้

ข้าว. 9. ปริซึมวอลลัสตัน

ปริซึมวอลลัสตันประกอบด้วยสปาร์ไอซ์แลนด์สองชิ้น ตัดขนานกับแกนแสงและติดกาวเข้าด้วยกันเพื่อให้แกนแสงของชิ้นหนึ่งตั้งฉากกับแกนแสงของอีกชิ้นหนึ่ง ในรูป 9 แกนแสงของชิ้นส่วนด้านขวาขนานกับระนาบการวาด และแกนแสงของชิ้นด้านซ้ายตั้งฉากกับมัน

ลำแสงที่ตกกระทบโดยปกติบนขอบเขตด้านบนจะแบ่งออกเป็น 2 ลำแสง ได้แก่ ลำแสงธรรมดาที่มีระนาบโพลาไรเซชันขนานกับแกนลำแสง และลำแสงพิเศษที่มีโพลาไรซ์ในทิศทางตั้งฉาก รังสีทั้งสองเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน แต่ด้วยความเร็วที่ต่างกัน ซึ่งกำหนดโดยดัชนีการหักเหของแสง และ เมื่อไปถึงส่วนต่อประสานกับชิ้นที่สองแล้ว ลำแสงทั้งสองก็เปลี่ยนบทบาท ระนาบโพลาไรเซชันของลำแสงธรรมดา (ในชิ้นแรก) กลายเป็นตั้งฉากกับแกนแสง (ของชิ้นที่สอง) แล้ว ดังนั้นลำแสงในชิ้นที่สองนี้จะแพร่กระจายในลักษณะพิเศษ ในทางตรงกันข้าม รังสีที่ผิดปกติในส่วนแรกจะมีลักษณะธรรมดาในส่วนที่สอง เนื่องจากระนาบโพลาไรซ์ของมันขนานกับแกนแสงของชิ้นนี้ ดังนั้นรังสีหนึ่ง (ปกติในชิ้นแรก) ส่งผ่านจากตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงไปยังตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงอีกอันหนึ่ง (พิเศษในชิ้นแรก) - จากตัวกลางไปยังตัวกลางที่มี สปาร์ไอซ์แลนด์มีมากกว่านั้น ดังนั้นรังสีแรกจึงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากขึ้นไปยังรังสีที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า รังสีที่สอง - ในทางกลับกัน เป็นผลให้รังสีหนึ่งหักเหไปทางซ้ายที่ขอบเขต และอีกรังสีหนึ่งหักเหไปทางขวา และรังสีโพลาไรซ์สองเส้นจะเข้ามาจากปริซึมอย่างสมมาตร

การอ้างอิงสองเท่า

การแยกไปสองทางของรังสีแสงเมื่อผ่านตัวกลางแอนไอโซโทรปิก (เช่นคริสตัล) เนื่องจากการพึ่งพาดัชนีการหักเหของตัวกลางนี้กับทิศทางของกระแสไฟฟ้า เวกเตอร์แสง (ดู CRYSTAL OPTICS, OPTICAL ANISOTROPY) เมื่อคลื่นแสงตกกระทบบนตัวกลางแบบแอนไอโซโทรปิก คลื่นสองลูกที่มีระนาบโพลาไรเซชันตั้งฉากซึ่งกันและกันจะปรากฏขึ้น (ดู โพลาไรเซชันของแสง) ในผลึกแกนเดียว คลื่นลูกหนึ่งมีระนาบโพลาไรเซชันตั้งฉากกับ Ch ส่วนคือระนาบที่ผ่านทิศทางของลำแสงและแกนแสงของคริสตัล (ลำแสงธรรมดา) และอีกอันเป็นระนาบขนานกับส่วนหลัก (ลำแสงพิเศษ) ความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นธรรมดาและดังนั้น n0 สำหรับคลื่นนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของการแพร่กระจายของมัน แต่การแพร่กระจายและดัชนีการหักเหของแสงของคลื่นพิเศษนั้นขึ้นอยู่กับ เพื่อรังสีอันพิเศษ กฎหมายธรรมดาการหักเหเปลี่ยนแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันอาจไม่อยู่ในระนาบของการเกิดอุบัติเหตุ เมื่อแพร่กระจายไปตามเส้นใยนำแสง แกน n0=ne และ D.l. ไม่มา. แกนเดียวที่เรียกว่า บวกหรือลบขึ้นอยู่กับเครื่องหมายของความแตกต่าง ne - n0 สูงสุด หน้าท้อง ขนาดของความแตกต่างนี้ทำหน้าที่เป็นลักษณะตัวเลขของ D. l. ในผลึกสองแกน ดัชนีการหักเหของรังสีทั้งสองที่เกิดจากรังสีเลเซอร์จะขึ้นอยู่กับทิศทางของการแพร่กระจาย ด.ล. ผลึกสองแกนสามารถแสดงลักษณะเฉพาะได้ด้วยดัชนีการหักเหของแสงหลักสามดัชนี

ด.ล. สามารถสังเกตได้ไม่เพียงแต่ในสภาพแวดล้อมแบบแอนไอโซโทรปิกตามธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังสามารถสังเกตได้ในสภาพแวดล้อมที่มีแอนไอโซโทรปีที่เกิดจากเทียมอีกด้วย เมื่อทาภายนอก สนามไฟฟ้า (ดู KERRA EFFECT) สนามแม่เหล็ก (ดู COTTON - MOUTON EFFECT) สนาม แรงยืดหยุ่น(ดูโพลาไรเซชัน-วิธีทางแสงสำหรับการศึกษาความเครียด ความยืดหยุ่นทางแสง)

ปรากฏการณ์ที่คล้ายกับ D.L. ยังพบเห็นได้ในช่วงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ ตัวอย่างเช่นคลื่น ในช่วงไมโครเวฟในพลาสมาที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก (และด้วยเหตุนี้แอนไอโซทรอปิก); (ดูในไอโอโนสเฟียร์)

ทางกายภาพ พจนานุกรมสารานุกรม- - ม.: สารานุกรมโซเวียต. . 1983 .

การอ้างอิงสองเท่า

การแยกไปสองทางของลำแสงเมื่อผ่านตัวกลางแอนไอโซทรอปิก ซึ่งเกิดจากการพึ่งพาดัชนีการหักเหของแสง (และความเร็วคลื่นด้วย) กับโพลาไรเซชันและการวางแนวของเวกเตอร์คลื่นที่สัมพันธ์กับผลึกศาสตร์ แกนคือจากทิศทางของการขยายพันธุ์ (ดู เลนส์คริสตัล, แอนไอโซโทรปีแสง)เมื่อคลื่นแสงตกกระทบบนตัวกลางแบบแอนไอโซโทรปิก คลื่นหักเหสองอันจะปรากฏขึ้นในช่วงหลัง โดยมีโพลาไรซ์ต่างกันและเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต่างกันด้วยทิศทางที่ต่างกัน ความเร็ว อัตราส่วนของแอมพลิจูดของคลื่นเหล่านี้ขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชันของคลื่นตกกระทบ ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่าง D. l. เชิงเส้นและรูปไข่ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและความสมมาตรของคริสตัล

ในความโปร่งใสที่ไม่ใช่แม่เหล็ก คริสตัลโดยไม่ต้อง การกระจายตัวเชิงพื้นที่เส้น D. l เกิดขึ้น - มีโพลาไรเซชันเชิงเส้นสองขั้วเกิดขึ้น คลื่น เวกเตอร์การเหนี่ยวนำ ง 1 และ ดี 2 ตั้งฉากซึ่งกันและกันและตั้งฉากกันกับเวกเตอร์แม่เหล็ก สาขา เอช 1 และ เอช 2 . ด.ล. ในคริสตัลสามารถอธิบายได้ด้วยการให้ ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก. ไปยังแกนหลักและการตั้งค่า: - "ดัชนีการหักเหของแสงหลัก"; มูลค่าของ D. l. มักจะอธิบายราคาสูงสุด ความแตกต่างระหว่างดัชนีการหักเหของแสงเหล่านี้ เมื่อแสงผ่านขอบเขตของตัวกลางแอนไอโซทรอปิกสองตัวมากขึ้น การแปลงที่ซับซ้อนคลื่นตกกระทบสองคลื่นกลายเป็นสองคลื่นหักเห

ในแม่เหล็กโปร่งใส คริสตัลไม่มีช่องว่าง การกระจายตัวยังเกิดขึ้นเชิงเส้น D. l. อย่างไรก็ตามเวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำ (ไฟฟ้า ดี และแม่เหล็ก ใน )ในสองคลื่นไม่ตั้งฉาก ( ).

ดี.แอล. ในกรณีนี้เป็นผลมาจากการที่ระบบไฟฟ้า และแม็ก การซึมผ่านถูกอธิบายโดยต่างๆ เทนเซอร์; ในสมมุติฐาน สภาพแวดล้อมโดยที่ ( -สเกลาร์) D. l. จะหายไป (แต่ความเร็วคลื่นจะขึ้นอยู่กับทิศทาง)

ในความโปร่งใสที่ไม่ใช่แม่เหล็ก คริสตัลจากช่องว่าง การกระจายลำดับแรก - ไจโรโทรปี -คลื่นตกกระทบแบ่งออกเป็นสองคลื่น (เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต่างกันด้วยความเร็วต่างกัน) โพลาไรซ์แบบวงรี และสอดคล้องกับแกนของวงรี ง 1 และ ดี 2 อยู่ในมุมฉาก และทิศทางการเคลื่อนที่ของวงรีเหล่านี้อยู่ตรงข้าม - เกิด D.L. วงรี ในช่วงความถี่หนึ่งแม้ มากกว่าคลื่น - 3 หรือ 4

ในผลึกที่มีการดูดกลืนแสง ภาพของ D. l. ซับซ้อนมากขึ้น ดังที่ทราบกันดีว่าคลื่นในตัวกลางดูดซับนั้นไม่เหมือนกัน เวกเตอร์ อี, ดี และ เอช บี วี กรณีทั่วไปโพลาไรซ์เป็นรูปวงรี และวงรีต่างกันและมีทิศทางต่างกัน ดังนั้นในกรณีทั่วไปจะมีรูปไข่ D. l. วงรีของเวกเตอร์ของสองคลื่น ง 1 และ ดี 2 มีลักษณะคล้ายกัน ตั้งฉาก และมีทิศทางการเคลื่อนที่เหมือนกัน แต่มีขนาดต่างกันเนื่องจากการดูดซับแบบแอนไอโซโทรปี (ดู ลัทธิดิโครอิซึม)เช่นเดียวกับเวกเตอร์ บี 1 และ บี 2 , แต่วงรีของพวกเขาแตกต่างจากวงแรกในด้านรูปร่างและการวางแนว (การวางแนวเกิดขึ้นพร้อมกับโพลาไรเซชันแบบวงกลมเท่านั้น)

ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติสมมาตรของตัวกลางแอนไอโซทรอปิก แต่ก็มีหลายอย่าง จุดหมายปลายทางที่เลือกซึ่ง D. l. ไม่มา; ทิศทางเหล่านี้เรียกว่า ออปติคัล แกน อาจมีแกนไอโซโทรปิกซึ่งคลื่นของโพลาไรเซชันใด ๆ แพร่กระจายด้วยความเร็วเท่ากันและแกนวงกลมโดยไม่มี D. l. มีเพียงคลื่นบางคลื่นเท่านั้นที่สามารถแพร่กระจายได้ สัญลักษณ์ของโพลาไรเซชันแบบวงกลม ผลึกโปร่งใสของระบบส่วนล่างมักจะมีแกนไอโซโทรปิกสองแกน โดยมีความสมมาตรมากกว่า 222 ดี 2(ซม. สมมาตรคริสตัล) รวมกันเป็นหนึ่งเดียว ในกรณีที่มีการดูดซับ ผลึกของระบบคริสตัลด้านล่างจะมีแกนไอโซโทรปิกหนึ่งแกน (ในกรณีเฉพาะของระบบคริสตัลขนมเปียกปูน - สองแกน) และ (หรือ) แกนวงกลมหลายแกน

ด.ล. สามารถสังเกตได้ไม่เพียงแต่ในสภาพแวดล้อมแบบแอนไอโซทรอปิกตามธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังในสภาพแวดล้อมทางศิลปะด้วย anisotropy เกิดจากการเสียรูปไม่สมมาตรภายใน ความตึงเครียด (ดู ความยืดหยุ่นของแสง)แอปพลิเคชั่นอะคูสติก ฟิลด์ (ดู อะคูสติกออปติก)การใช้ไฟฟ้า (ดู เคอร์เอฟเฟ็กต์) หรือแม่เหล็ก (ดู ฝ้าย - เอฟเฟกต์ Mouton) สนาม การให้ความร้อนแบบแอนไอโซทรอปิก ในของเหลวสามารถสร้าง D. l. ในการไหลหากของเหลวหรือสารที่ละลายไม่เป็นทรงกลม รูปร่างและแอนไอโซทรอปิก ความสามารถในการโพลาไรซ์

ปรากฏการณ์ที่คล้ายกับ D. l ยังพบได้ในช่วงแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ อีกด้วย ตัวอย่างเช่นคลื่น ในช่วงไมโครเวฟในพลาสมาที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก สนาม (และดังนั้นแอนไอโซทรอปิก); ซม. คลื่นในพลาสมา

ความหมาย: Fedorov F.I. ทัศนศาสตร์ของสื่อแอนไอโซทรอปิก มินสค์, 1958, Kizel V.A., การสะท้อนแสง, M, 1973, ch. 1, 2; Fedorov F.I. , Filippov V.V. , การสะท้อนและคริสตัลโปร่งใส, มินสค์ 1976; Dorozhkin L. M. et al., การวัดดัชนีการหักเหของผลึกเดี่ยวโดยวิธีเบี่ยงเบนเท่ากัน " ข้อความสั้นๆในสาขาฟิสิกส์", 1977, ฉบับที่ 3, หน้า 8; Stamnes J., Sherman G., การสะท้อนและการหักเหของคลื่นตามอำเภอใจที่ส่วนต่อประสานระนาบที่แยกผลึกแกนเดียวสองอันออกจากกัน "J. เลือก. สังคมสงเคราะห์ Amer.", 1977, ข้อ 67, หน้า 683; Halevi P., Mendoza-Hernfindez A., พฤติกรรมชั่วคราวและเชิงพื้นที่ของเวกเตอร์ Poynting ในการหักเหของสื่อแบบกระจายจากสุญญากาศไปสู่ตัวกลาง, "J. เลือก. สังคมสงเคราะห์ อาเมอร์", 1981, v. 71, p. 1238.

ใน. อ. คีเซล.

สารานุกรมกายภาพ- ใน 5 เล่ม - ม.: สารานุกรมโซเวียต. บรรณาธิการบริหารอ.เอ็ม. โปรโครอฟ. 1988 .

ดูว่า "การหักเหสองครั้ง" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

การสะท้อนแสง- (โครงการ): ทิศทาง MN ของแกนแสง; หรือลำแสงธรรมดา นี่คือรังสีที่ไม่ธรรมดา DOUBLE REFRINGENCE การแยกลำแสงเมื่อผ่านตัวกลางแบบแอนไอโซทรอปิก ค้นพบในปี 1670 โดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก อี. บาร์โธลิน บนผลึกแห่งไอซ์แลนด์... ... พจนานุกรมสารานุกรมภาพประกอบ

DOUBLE REFRINGENCE การแยกลำแสงเมื่อผ่านตัวกลางแบบแอนไอโซทรอปิก ค้นพบในปี 1670 โดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก อี. บาร์โธลิน บนผลึกสปาร์ไอซ์แลนด์ (CaCO3) ในผลึกบางชนิด เช่น ทัวร์มาลีน แต่ละแฉก... ... สารานุกรมสมัยใหม่

การแยกไปสองทางของรังสีแสงเมื่อผ่านตัวกลางแบบแอนไอโซโทรปิก (ดู Anisotropy) ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการพึ่งพาดัชนีการหักเหของตัวกลางในทิศทางของความแรงของสนามไฟฟ้าของคลื่นแสง คลื่นแสงในแอนไอโซทรอปิก...... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

การสะท้อนแสงสองทาง- การแยกไปสองทางของรังสีแสงระหว่างการหักเหของแสงที่ขอบด้วยตัวกลางแอนไอโซทรอปิก [รวบรวมคำศัพท์ที่แนะนำ ฉบับที่ 79 เลนส์กายภาพ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต คณะกรรมการคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์และเทคนิค 1970] หัวข้อ: ทัศนศาสตร์ทั่วไป... คู่มือนักแปลด้านเทคนิค

สมบัติทางแสงของฮาไลต์และแคลไซต์ ... Wikipedia

การแยกรังสีของแสงเมื่อผ่านตัวกลางแอนไอโซทรอปิกเชิงแสง (เช่นคริสตัลส่วนใหญ่) ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการพึ่งพาดัชนีการหักเหของแสงในทิศทางไฟฟ้า เวกเตอร์ E ของคลื่นแสง ในผลึกแกนเดียว (ดู... ... พจนานุกรมโพลีเทคนิคสารานุกรมขนาดใหญ่

การแยกลำแสงในตัวกลางแอนไอโซทรอปิก (เช่น ในคริสตัล) ออกเป็นสองส่วน แพร่กระจายด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน และโพลาไรซ์ในระนาบตั้งฉากกันสองอัน ด.ล. ค้นพบและบรรยายครั้งแรกโดยศาสตราจารย์... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

การแยกไปสองทางของรังสีแสงเมื่อผ่านตัวกลางแบบแอนไอโซโทรปิก (ดู Anisotropy) ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการพึ่งพาดัชนีการหักเหของตัวกลางบนโพลาไรเซชันและการวางแนวของเวกเตอร์คลื่นที่สัมพันธ์กับแกนผลึกศาสตร์นั่นคือ... . .. พจนานุกรมสารานุกรม

การสะท้อนแสงสองทาง- การสะท้อนแสง ปรากฏการณ์ทางแสงเนื่องจากการมีอยู่ของดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกันในคริสตัลสำหรับการวางแนวระนาบโพลาไรเซชันของแสงทั้งสองตั้งฉากกัน โดยทั่วไปในแบบไบรีฟริงเจนท์... ... อธิบาย พจนานุกรมภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซียเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี - ม.

การสะท้อนแสงสองทาง- dvejopas spindulių lūžimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Anizotropinėje terpėje sklindančio šviesos spindulio skaidymasis į du spindulius. ทัศนคติ: engl. การสะท้อนแสงสองทาง; การหักเหสองครั้ง vok… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos สิ้นสุด žodynas