Большая Советская Энциклопедия (ПО) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" (читать книгу онлайн бесплатно без TXT) 📗

  П, действие которых основано на явлении двойного лучепреломления, подробно описаны в ст. Поляризационные призмы . Их апертуры меньше, чем у поляроидов, а габариты, вес и стоимость больше; однако они всё же незаменимы в ультрафиолетовой области спектра и при работе с мощными потоками оптического излучения.

  Пластинки из оптически анизотропных материалов, вносящие сдвиг фазы между двумя взаимно перпендикулярными компонентами электрического вектора Е проходящего через них излучения (соответствующими двум линейным поляризациям), называют фазовыми, или волновыми, пластинками (ФП) и предназначены для изменения состояния поляризации излучения. Так, циркулярные или эллиптическимие П обычно представляют собой совокупность линейного П и ФП. Для получения света, поляризованного по кругу (циркулярно), применяют ФП, вносящую сдвиг фазы в 90° (пластинка четверть длины волны, см. Компенсатор оптический ). Двулучепреломляющие ФП изготовляют как из материалов с естественной оптической анизотропией (например, кристаллов), так и из веществ, анизотропия которых индуцируется приложенным извне воздействием — электрическим полем, механическим напряжением и пр. (см. Керра ячейка , Фотоупругость , Электрооптика ). Применяются также отражательные ФП (например, ромб Френеля, рис. 1 ); принцип их действия основан на изменении состояния поляризации света при его полном внутреннем отражении . Преимуществом отражательных ФП перед двупреломляющими является почти полное отсутствие зависимости фазового сдвига от длины волны.

  Все П (линейные, циркулярные, эллиптические) могут использоваться не только как П в собственном смысле слова (для получения света требуемой поляризации), но и для анализа состояния поляризации света, т. е. как анализаторы . Анализ эллиптически поляризованного света производят с помощью компенсаторов разности хода , простейшим из которых является упомянутая выше четвертьволновая ФП. Часто возникающую проблему деполяризации частично поляризованного излучения обычно решают не истинной деполяризацией (это — исключительно сложная задача), а сводят её к созданию тонкой пространственной, спектральной или временной поляризационной структуры светового пучка.

  Приборыдля поляризационно-оптических исследований отличает чрезвычайное разнообразие сфер применения, конструктивного оформления и принципов действия. Их используют для фотометрических и пирометрических измерений, кристаллооптических исследований, изучения механических напряжений в конструкциях (см. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений), в микроскопии, в поляриметрии и сахариметрии , в скоростной фото- и киносъёмке, геодезических устройствах, в системах оптической локации и оптической связи , в схемах управления лазеров , для физических исследований электронной структуры атомов, молекул и твёрдых тел и др. Описанию многих из этих приборов посвящены отдельные статьи. Поэтому ниже следует лишь краткий обзор некоторых основных классов подобных приборов.

  Элементом большинства П. п. является схема, состоящая из последовательно расположенных на одной оси линейного П и анализатора. Если их плоскости поляризации взаимно перпендикулярны, схема не пропускает света (установка на гашение). Изменение угла между этими плоскостями приводит к изменению интенсивности проходящего через систему света по Малюса закону (пропорционально квадрату косинуса угла). Особое удобство этой схемы для сравнения и измерения интенсивностей световых потоков обусловило её преимущественное применение в фотометрических П. п. — фотометрах и спектрофотометрах (как с визуальной, так и с фотоэлектрической регистрацией). П. п. представляют собой основные элементы оборудования для кристаллооптических и иных исследований сред, обладающих оптической анизотропией — естественной или наведённой. При таких исследованиях широко применяются поляризационные микроскопы (см. Микроскоп ), позволяющие на основе визуальных наблюдений делать выводы о характере и величине оптической анизотропии вещества. Для прецизионного анализа оптической анизотропии и её зависимости от длины волны излучения применяются автоматические приборы с фотоэлектрической регистрацией. Практически всегда при количественном анализе анизотропии требуется сопоставить оптические свойства среды для двух ортогональных поляризаций — линейных, если измеряется линейный дихроизм или линейное двулучепреломление, и круговых при измерении циркулярного (кругового) дихроизма или вращения плоскости поляризации . Это сопоставление в электронной схеме прибора производится на достаточно высокой частоте, удобной для усиления сигнала и подавления шумов. Поэтому П. п. такого назначения часто включают поляризационный модулятор (см. Модуляция света ).

  П. п. служат для обнаружения и количественного определения степени поляризации частично поляризованного света. Простейшими из таких П. п. являются полярископы — двулучепреломляющие пластинки, в которых используется интерференция света в сходящихся поляризованных лучах (хроматическая поляризация, см. Поляризация света ). Типичный полярископ — пластинка Савара — показан на рис. 2 . Самые точные из полярископов позволяют обнаружить примесь поляризованного света к естественному, составляющую доли процента.

  Чрезвычайно существенную роль в химических и биофизических исследованиях играет обширный класс П. п., служащий для измерения вращения плоскости поляризации в средах с естественной или наведённой магнитным полем оптической активностью — поляриметры — и дисперсии этого вращения — спектрополяриметры. Относительно простыми, но практически очень важными П. и. являются сахариметры — приборы для измерения содержания сахаров и некоторых др. оптически-активных веществ в растворах.

  Лит.: Шишловский А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961; Меланхолин Н. М., Грум-Гржимайло С. В., Методы исследования оптических свойств кристаллов, М., 1954; Васильев Б. И., Оптика поляризационных приборов, М., 1969.

  В. С. Запасский.

Рис. 1. Ромб Френеля, вырезанный из оптического стекла. При близком к нормальному падении луча света, поляризованного линейно под углом 45° к плоскости падения, линейные составляющие луча, поляризованные параллельно и перпендикулярно этой плоскости, при каждом из двух полных внутренних отражений приобретают разность фаз в ¹ /₈ периода световой волны. Итоговая разность фаз в ¹ /₄ периода (90°) даёт луч, поляризованный по кругу (циркулярно).

Рис. 2. Полярископ Савара состоит из двух склеенных пластинок кристаллического кварца одинаковой толщины d, вырезанных так, что их оптические оси составляют с осью полярископа углы в 45°, и жестко связанного с пластинкой Савара анализатора, плоскость поляризации которого направлена под 45° к главным сечениям этой пластинки. На рис. изображена только пластинка Савара. При падении частично поляризованного света в поле зрения наблюдаются интерференционные полосы. В случае полностью неполяризованного света полосы отсутствуют при любой ориентации полярископа.

Поляризационные призмы

Поляризацио'нные при'змы , один из классов призм оптических . П. п. служат линейными поляризаторами — с их помощью получают линейно поляризованное оптическое излучение (см. Поляризация света ). Обычно П. п. состоят из 2 или более трёхгранных призм, по меньшей мере одна из которых вырезается из оптически анизотропного (см. Оптическая анизотропия ) кристалла. Конструктивно П. п. выполняют так, что проходящее через них излучение должно преодолеть наклонную границу раздела 2 сред, на которой условия преломления света для компонент светового пучка, поляризованных в 2 взаимно перпендикулярных плоскостях, резко различаются. В частности, для одной из этих компонент на границе раздела могут выполняться условия полного внутреннего отражения , в результате чего через П. п. проходит лишь др. компонента. Таковы, например, широко распространённые П. п. Николя (часто называют просто николями, рис. 1 ) и Фуко (рис. 2 ), в которых пропускается необыкновенный луч е (см. Двойное лучепреломление , Кристаллооптика ), а отсекается — поглощается или выводится в сторону — обыкновенный луч о. Подобные П. п. называют однолучевыми. Двухлучевые П. п. пропускают обе взаимно-перпендикулярно линейно поляризованные компоненты исходного пучка, пространственно разделяя их. Чаще всего П. п. изготовляют из исландского шпата СаСОз, прозрачного в диапазоне длин волн l = 0,2—2 мкм, и кристаллического кварца SiO₂ , прозрачного при l = 0,185—3,5 мкм.