Методические указания к выполнению лабораторных занятий по дисциплине «физика» Алмалык 2020

Поляризация при двойном лучепреломлении. Поля­ризованный свет получается также при прохождении света через ани­зотропные вещества, т.е. вещества, свойства которых в различных направлениях различны. При прохождении света через такое вещест­во возникают два луча: обыкновенный и необыкновенный. Такое яв­ление называется двойным лучепреломлением. Обыкновенный и необык­новенный лучи поляризованы во взаимно-перпендикулярных плоскостях.
Вещества, в которых фазовая скорость электромагнитных волн зависит от направления распространения, называются анизотропными. В материалах с двойным лучепреломлением анизотропия зависит также от поляризации. Двоякопреломляющими свойствами обладают: многие кристаллы (исландский шпат, кварц, слюда, турмалин и другие); многие прозрачные вещества (стекло, искусственные смолы), находящиеся под действием внутренних или внешних сил; некоторые изотропные вещества под действием электрического поля (эффект Керра).
Выделив один из двух преломленных лучей, можно получить поляризованный свет. Его энергия составляет не более 50 % энергии падающего луча.
На свойствах двойного лучепреломления исландского шпата осно­вано устройство призмы Николя, прибора, служащего для получения поляризованного света. В призме Николя, которая представляет собой специальным образом обработанный кристалл исландского шпата (передние грани отшлифованы под определенным углом, кристалл распилен и склеен канадским бальзамом), обыкновенный луч отводится за счет полного внутреннего отражения от плоскости склейки.
Полутеневое поле зрения Получить полутеневое поле поляриметра можно различными спо­собами, основанными, однако, на одной и той же идее своеобразно­го "разделения" пучка, вышедшего из поляризатора, на две части. Рассмотрим кристаллическую пластинку, вырезанную параллельно оптической оси. При прохождении через такую пластинку обыкновенный и необыкновенный лучи приобретают разность фаз, равную π/2. Пусть свет, прошедший поляризатор, имеет колебания в плоскости Р₂ (рис.1), составляющей угол  вертикалью. Поставим на пути этого пучка света кварцевую пластинку так, чтобы она закрывала одну его половину, например, левую. При определенной толщине пластинки последняя до­вернет плоскость поляризации в прикрываемой ею половине пучка на угол 2 – угол между плоскостью колебаний в падающем луче и осью пластинки).
Таким образом, в левой половине пучка света колеба­ния будут происходить в нап­равлении Р₁ (рис.1), а в пра­вом по-прежнему в направлении Р₂. Будем наблюдать такой пучок через анализатор. Очевидно, если анализатор распо­ложить так, чтобы его плоскость пропускания А была перпендику­лярной плоскости Р₂, то луч, освещающий правую половину, будет погашен, и поле зрения в этой половине будет темным, в то время как часть света, освещающего левую половину, пройдет через анализатор и потому после этой половины будет более или менее светлым. Если анализатор расположить так, чтоб ы его плоскость пропускания была перпендикулярна плоскости Р₁, то будет наблю­даться обратное явление, ясно, что обе половины поля зрения бу­дут иметь одинаковое освещение только при положении АОС или А||ОС (для практических целей более удобным оказывается первое положение). При незначительном отклонении анализатора в ту или иную сторону более темным будет то правая, то левая половина поля зрения. Поле зрения с описанными свойствами и называется полу- теневым полем.
Для увеличения точности фотометрических измерений в некото­рых поляриметрах устраивают тройную полутень, которая в принципе ничем не отличается от двойной, но одно из полей здесь разделя­ется другим полем на две равные части, так что поле зрения сос­тоит как бы из 3 частей (рис.2). Так сделано и в приборе, который используется в данной работе. Очевидно, кварцевая пластинка прикрывает здесь центральную часть п оляризатора. Вращая ана­лизатор, можно, конечно, добить­ся, чтобы все три поля имели одинаковую яркость. Если далее между анализатором и поляризато­ром поместить оптически активное вещество (ОАВ) (например, раст­вор сахара), то ясно, что полутени будут опять не одинаково ярки­ми (рис.2,а,в). Одинаковой яркости можно добиться, если анализа­тор повернуть на тот угол , на который повернулась плоскость поляризации при прохождении света через ОАВ. Этот принцип из­мерения  и используется в описываемом приборе.