|
6.2. Поляризационный анализ
Для обнаружения, анализа, получения и преобразования поляризованного света, а также в процессе исследований и измерений, основанных на явлении поляризации света, используют оптические приборы, называемые поляризационными. Их используют для фотометрических и пирометрических измерений, кристаллооптических исследований и в других областях науки и технологии.
Простейший поляризационный прибор и основной элемент более сложных приборов – поляризатор – представляет собой устройство для преобразования оптического излучения с произвольными поляризационными характеристиками в поляризованное излучение. Для получения полностью или частично поляризованного света используют одно из трех физических явлений:
· поляризацию при отражении или преломлении света на границе раздела двух прозрачных сред;
· линейный дихроизм;
· двойное лучепреломление.
При прохождении света через оптически анизотропную среду (например, кристалл) наблюдается явление двойного лучепреломления,
т. е. раздвоение световых лучей, обусловленное зависимостью показателя преломления этой среды от направления электрического вектора световой волны. Раздвоенные световые волны имеют взаимно перпендикулярные плоскости поляризации: одна перпендикулярна главному сечению, т. е. плоскости, проходящей через направление луча света и оптическую ось кристалла (обыкновенный луч), другая параллельна главному сечению (необыкновенный луч). Скорость распространения обыкновенной волны и, следовательно, показатель прелом-
ления для нее не зависят от направления ее распространения, а скорость распространения и показатели преломления необыкновенной волны зависят. При распространении света вдоль оптической оси кристалла двойное лучепреломление отсутствует.
Среды, обладающие оптической анизотропией в области полос поглощения света, неодинаково поглощают обыкновенный и необыкновенный лучи. Это явление называют линейным дихроизмом. Поляризаторы, в которых один из лучей поглощается, а прошедший через поляризатор луч оказывается полностью поляризованным, называют дихроичными. К дихроичным поляризаторам относят, в частности, поляроиды – поляризационные светофильтры.
Все поляризаторы (линейные, циркулярные, эллиптические) можно использовать и как анализаторы поляризованного света.
Простейшими линейными анализаторами являются поляризационные призмы, с помощью которых получают линейно-поляризованное оптическое излучение. Обычно поляризационные призмы состоят из двух- или трехгранных призм, выполненных из оптически анизотропных кристаллов. Проходящее через них излучение преодолевает границу раздела двух сред, на которой резко различаются условия преломления света для лучей, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (призма Николя). Подобные поляризационные призмы называются однолучевыми. Двухлучевые призмы пропускают обе взаимно перпендикулярные линейно-поляризованные компоненты исходного луча, пространственно разделяя их.
Схема большинства поляризационных приборов включает последовательно расположенные на одной оси линейный поляризатор и анализатор. Если их плоскости поляризации взаимно перпендикулярны, система не пропускает свет. Изменение угла между этими плоскостями приводит к изменению интенсивности проходящего через систему света. Удобство этой схемы для сравнения и измерения интенсивностей световых потоков обусловило ее преимущественное применение в фотометрах – приборах для измерения световых (фотометрических) величин (освещенности, силы света, яркости и др.). Фотометры находят применение в светотехнике и технике сигнализации, при химическом анализе веществ и в других областях науки и производства.
Для исследования сред, обладающих оптической анизотропией, применяют поляризационные приборы – поляризационные микроскопы. В них используют две схемы наблюдений интерференционных явлений, возникающих в прозрачных объектах.
Наибольшее распространение поляризационная микроскопия получила при исследовании минералов, зерен в шлифах сплавов, животных и растительных тканей и клеток.
Для обнаружения и количественного определения поляризации света используют поляризационные приборы, простейшими из которых являются полярископы (круговые и линейные, или плоские), принцип действия которых основан на интерференции поляризованных лучей.
Do'stlaringiz bilan baham: |
